A general, linear theory of coupling electromagnetic fields from free-space waveguide arrays to an inhomogeneous plasma in a magnetic field is presented. In contrast to previous analyses, which assumed parallel-plate waveguides, waveguides having closed cross-sections of arbitrary shape are considered; full account is taken of all the waveguide modes. Far away from the coupling region, the plasma is assumed to be absorptive and the waveguides to propagate only their dominant modes. The formulation is geared to obtain the reflection coefficients in the waveguides and the excitation of waves in the plasma. The results are applicable to RF heating of plasmas whose size is large compared to the waveguide array, as would be the case in a fusion reactor, and valid for the frequency regimes of either ion-cyclotron (harmonic), or lower-hybrid, or electron-cyclotron (harmonic) heating.
自由空間導波管アレイから磁場中の不均一プラズマへの電磁場結合に関する一般的な線形理論を提示する。従来の解析が平行平板導波管を仮定していたのに対し、本理論では任意の閉断面形状を有する導波管を考慮し、全導波モードを完全に考慮する。結合領域から遠方では、プラズマは吸収性であると仮定し、導波管は基本モードのみを伝播すると仮定する。この定式化は、導波管内の反射係数とプラズマ中の波動励起を求めることを目的とする。得られた結果は、導波管アレイに比べてプラズマのサイズが大きい核融合炉の場合に適用可能であり、イオン・サイクロトロン（高調波）、下部混成、または電子・サイクロトロン（高調波）加熱の周波数領域において有効である。