It is not fully understood how electromagnetic waves propagate through plasma density fluctuations when the size of the fluctuations is comparable with the wavelength of the incident radiation. In this paper, the perturbing effect of a turbulent plasma density layer on a traversing microwave beam is simulated with full-wave simulations. The deterioration of the microwave beam is calculated as a function of the characteristic turbulence structure size, the turbulence amplitude, the depth of the interaction zone and the size of the waist of the incident beam. The maximum scattering is observed for a structure size on the order of half the vacuum wavelength. The scattering and beam broadening was found to increase linearly with the depth of the turbulence layer and quadratically with the fluctuation strength. Consequences for experiments and 3D effects are considered.
プラズマ密度のゆらぎのサイズが入射放射の波長と同程度であるとき、電磁波がそのようなゆらぎの中をどのように伝播するかは、完全には理解されていない。本論文では、乱流プラズマ密度層が通過するマイクロ波ビームに及ぼす摂動効果を、フル波シミュレーションを用いてシミュレートする。マイクロ波ビームの劣化は、乱流構造の特性サイズ、乱流振幅、相互作用領域の深さ、および入射ビームのウエストサイズの関数として計算される。最大の散乱は、真空中の波長の半分のオーダーの構造サイズにおいて観測される。散乱とビームの広がりは、乱流層の深さに比例して増加し、ゆらぎの強度に二乗比例して増加することが見出された。実験への影響と3D効果について考察する。