Relativistic excitation of beat waves in a plasma in the presence of an external magnetic field

Summary A theoretical investigation of the nonlinear relativistic excitation of the longitudinal electron plasma wave at the beat frequency of two colinear laser beams has been made in a hot, collisionless and homogeneous plasma in the presence of an external magnetic field. The relativistic Vlasov equation has been solved to obtain the nonlinear response of magnetized electrons. It is observed that the power conversion efficiency of the excited-electron plasma wave at the difference frequency is much higher for the relativistic calculation than that for the nonrelativistic calculations. It is further noticed that the power conversion efficiency of the beat wave excitation increases slowly with the external magnetic field when the colinear laser beams propagate transverse to the direction of the external magnetic field, whereas it is almost unaffected when the incident waves propagate parallel to the direction of the magnetic field.

---

Riassunto Si è effettuata una ricerca teorica dell'eccitazione relativistica nonlineare dell'onda longitudinale del plasma dell'elettrone ad una frequenza di battimento di due raggi laser colineari in un plasma omogeneo, caldo e senza collisioni, in presenza di un campo magnetico esterno. è stata risolta l'equazione di Vlasov relativistica per ottenere la risposta nonlineare di elettroni magnetizzati. Si osserva che l'efficacia di conversione di potenza dell'onda di plasma degli elettroni eccitati alla frequenza di differenza è molto superiore per il calcolo relativistico che quella per i calcoli non relativistici. Si nota inoltre che l'efficacia di conversione di potenza dell'eccitazione d'onda di battimento aumenta lentamente con il campo magnetico esterno quando i raggi laser colineari si propagano trasversalmente rispetto alla direzione del campo magnetico esterno, mentre rimane quasi immutata quando le onde incidenti si propagano parallelamente alla direzione del campo magnetico.

---

Резюме Проводится теоретическое исследование нелинейного релятивистского возбуждения продольных электронных плазменных волн на частоте биений двух соосных лазерных пучков в торячей, бесстолкновительной и однородной плазме в присутствии внешнего магнитного поля. Чтобы получить нелинейный отклик электронов в магнитном поле, решается релятивистское уравнение Власова. Получается, что эффективность конверсии мощности для возбужденной электронной плазменной волны на разностной частоте оказывается много большей для релятивистских вычислений, чем для нерелятивистских вычислений. Затем отмечается, что эффективность возбуждения биений увеличивается медленно с ростом внешнего магнитного поля, когда соосные лазерные пучки распространяются поперек направления внешнего магнитного поля, тогда как эффективность возбуждения почти не изменяется, когда падающие волны распространяются параллельно направлению магнитного поля.