低密度等离子体中受激拉曼散射的动理学模拟研究

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激光等离子体相互作用中的受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering,简称SRS)和受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,简称SBS)等参量不稳定性对惯性约束聚变有重要影响。其中SRS会改变入射激光方向,影响辐射场均匀性,并产生超热电子影响靶丸压缩效率。SRS的早期研究集中在线性理论部分,目前非线性理论研究通常采用理论求解和数值模拟相结合的方法进行。本文使用粒子模拟程序EPOCH,针对典型聚变实验的激光等离子体参数条件,对SRS进行了模拟研究,主要成果如下:第一、研究了密度低于0.1nc等离子体中受激拉曼散射线性和非线性发展的细致动理学过程。结果表明,随着等离子体密度增加,受激拉曼散射的边带效应更加明显,导致电子等离子体波的非线性频移加剧,散射光信号出现混杂。研究结果加深了对受激拉曼散射物理过程的理解。第二、研究了非均匀等离子体中的受激拉曼散射动理学过程,发现电子等离子体波解耦区域变大,频移加剧,电子俘获得到抑制。研究结果表明等离子体密度梯度可以在一定程度上抑制受激拉曼散射的发展,对激光聚变实验诊断有一定参考价值。由于目前实验中通常通过电子汤姆逊散射来诊断SRS过程,并通常测量散射光强度,本文通过粒子模拟可给出电子相空间演化过程,能够为诊断汤姆逊散射过程提供依据。研究还发现,在0.075nc密度附近边带等离子体波对应的散射光信号增强,这可为实验上分析散射光频谱提供依据。
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