Введение к работе
&ШЗ?1ьнос!ь_те>йЗ:_ При распространения интенсивных элёк-тромагнитнкх пучков в плазме из-за различных нелинейных эффектов (нагрев, стрикция, ионизация) возбуждаются неоднородности диэлектрической проницаемости, которые приводят к дифракционным явлениям, проявляющимся как в угловом, так и частотном преобразовании спектра волны накачки. Как следствие, существенно снижается эффективность передачи энергии через протяженные плазменные образования.
В зависимости от размера возбуждаемых неодиородностей плот-кости можно выделить два случая "саморассеяния" СВЧ излучения — процесс вынужденного рассеяния Маидельштзма-Бриллвэна (резонансная дифракция из объемной решетке с неоднородностлмя порядка длины волны) и "индуцированное" рассеяние на крупномасштабных возмущениях плотности (например, саяофскусяровочкая неустойчивость, преобразование спектра при пробое газа и стрикци-онном вытеснении плазмы).
Эффекты вынужденного рассеяния СВР) необходимо учитывать во всех прикладки: разработках, связанных с передачей интенсивного злектромаглятногс излучения через плазменные среды, в частности, процесс вин^эаеннсго рассеяния Мандельштакз-Бриллпэка С8РМБЗ рассматривается как достаточно серьезное препятствие в реализации лазерного УТС и в ионосферных яссяедссэнкях.
С другой сторонм, эффект вынужденного рассеяния находит полезное применение з оптике при создании адаптивных управяяюаиу элементов (адаптивная оптика). например, для формирования нелинейных зеркал при ограденкя волнового фронта (ОЗФЗ. Елл элех-
тромагнитного хзлучекия кеньаей частоты наиболее приемлемый сбге.чтом в качестве нелинейной среды является плазма, испояьзо-ьакке которой перспективно с точки зрения продвижения ОЗФ-уст-ройств в длинноволновый инфракрасный к микроволновый диапазон длин волн. Однако реализация эффекта ОВФ в плазме на основе теплового і'зхаяигма нелинейности Ска сильно затухающем ионной звуке ) присолит к дополнительному прогреву плазма и искзхенив обращенной слкы. Переход к бесстолкновителькой, неизстермлчес-хой планує, с одной- сторони, позволяет исключить этот паразитный аффект, но,; с другой сторона, приводит к нелокальности ке-яакейности. Это противоречие снимается пря реализации ОВФ иа «2S-Jii''d'-PJS2SaHKOM Jtpouecce ВРМ5, при котором рассеяние 2 отдельных элементах спокл-структуры происходит на несобственной вояке плотности, сильно эатухаюаеЯ вне этих активных областей. Поэто-тоьсу искажения, обусловленные паразиткой сзязьв между элементами сЛ5.кл--стру.чтура через ионный звук Спелокалькссть) подазляют-ся.
Теоретическое оппсанме пространственной задачи винузденного
рассеяния сильных электромагнитных пучков на индуцированной
трехмерной структуре к-эодкороднсстей плотности в условиях ИЗКЄ-
нок'ля частоты волны накачки весьма затруднительно, поэтому экс
периментально- изучение ВР реальных интенсивных пучков пред
ставляет значительный уктерес. . .'
Ц'2«й_Её35ХУ- Лкссертаакя лоезяїена экспериментальному изучении ?z-i
*^ Зф$t?ccyer локальности связи ксаду вегиусенияыи плотности z^ezK л эяектроуагкятнхии ьоянаш.
денного рассеяния сфокусированных пучков электромагнитных волн
з прозрачней "бесстолкновительной" плазые. Экспериментальные исследования имел» ряд качественных отличий от экспериментов оптического к инфракрасного диапазона длин волн: рассматривался случая сильной нелинейности (осииллятерная скорость электронов Vv в СЗЧ поле достигала величин порядка тепловой скорости V ); йкла реализована модифицированная стадия процесса ВРК5 (инкремент неустойчивости превышал частоту ионного звука) в длинном, однородном плазменном елсе; исследовалось влияние ширины частотного спектра какачки ка эффективность БР (стабилизация и да-se срыв процесса). Кроме того, в работе приводится описание экспериментов, изучасаих различные эффекты "сакорассеяния" электромагнитных пучков на крупномасштабных неоднородкостях плотности (рефракционная и отражательная самофокусировка, преобразование частотного спектра волн при npodoe газов, фазсвиэ искажения при стрикционном вытеснении плазмк, просветление за-критическоа плгзмы в волноводе, нелинейное везбухдение резонан-сов Токкса-Латкера)
Научазя_но|йЗна-
І. Реализована модифицированная стадия^процесса вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллоэна со сравнительно низким уровнем насьиеняя (к ффициечт отражения R * 30%, относительное возкуаение плотности плазмы 5N/N ~ 6 - 10 'Л 3, Нелинейное рассеяние происходит на несобственной волне плотности плазмы со скоростью распространения существенно превышающей нонно-звукову» скорость. После окончания нелинейного взаимодействия несобственная волна распадается на две встречные собственные яонно-звуковыо волны.
3. Экспериментально показано, что вынужденное рассеяние становится неэффективным. если ширина частотного спектра ьолны накачки становятся больше инкремента реализуемого процесса' у; изменение несущей частоты волны накачки со скоростью
приводят к полней/ подавлению процесса ВРМБ.
-
Обнаружено преобразование частоты С * 400 МГц) излучения карскнотрона лрй рассеянии от нестационарной плазмы СЗЧ разряда в моашоы квазноптичєском пучке электромагнитных волк.
-
Исследованы фазовые нскааенйя прошедшего плазменный слоя электромагнитного излучения, возникащие из-за стрикцион-ного вытеснения плазмы неоднородным СВЧ полем. Величина фазового сдвига зависят не только от моаностн излучения, но и от температуры эяектро?;ов плазмы. Предложен и реализован основанный на этом свойстве метод непрерывной регистрации электронной температуры с помсаьв обычной кн-терферометркческоа схемы.
Згг!іТИ'і?гїй_В_Е5ГіНа3.иецнд5Т^- Результаты экспериментального исследования различных случаев индуцированного, рассел-:-кя могут сыть полезны при постановке экспериментов по распрос-трааекіс интенсивных электромагнитных пучков в протяженных плазконных образованиях.
Результаты исследования вынужденного рассеяния позволяет надеяться на возможность использования модифицированного процесса ВРКо в целях обращения волновых фронтов микроволнового
излучения в плазменных системах и создания, в будущем, адаптивных управлявши СЗЧ элементов.
Обнаруженное преобразование частоты волны иэлачка из-за различных нелинейных эффектоз, з принципе, может быть использовано для создания источников (или преобразователей) электромагнитного излучения в еще не освоєнім диапазонах длин волн.
Эффект стрикционного вытеснения плазмы з длинных линиях был опробован з ВР-экспериментах з диагностических целях ("нелинейная интерферометрия") и может быть использован как псмехозащи-венкый метод непрерывной регистрации не только концентрации, ко к температуры плазмы.
А{]ЕОбац'лд_результатоз;. Основные «материалы диссертация докладывались на 5— Европейской конференции по УТС я физике плазмы (г. Москва, 1973 г.), 4— Бсесопзпоя конференции по физике низкотемпературной плазмы Сг.Киев, 1974 г.), Зсесосзной конференции по физике горячей плазмы и УТС (Звенигород, 1984г.) 4— Всесоюзной конференции по взаимодействию электромагнитного излучения с плазмой Сг. Тажкээт, 1935г.), Международном совеиа-нии "Мощное СВЧ излучение в плазме" (г. Суздаль, 1S50 г.), на научных семинарах ИПФ РАН.
С1РУ1У2&_й^й1>е«_йкссертацци._. Диссертация состоит из Ззе-декия. пяти глав я Заключения и вьлкчает в себя 1S2 страниц основного текста а 53 рисунка. Спиоох цитируемой литературы содержит 79 найменований.
Похожие диссертации на Индуцированное рассеяние интенсивного электромагнитного СВЧ излучения в лабораторной плазме
