Stimulated Raman sidescattering (SRSS) in inhomogeneous plasma is comprehensively revisited on both theoretical and numerical aspects due to the increasing concern of its detriments to inertial confinement fusion. Firstly, two linear mechanisms of finite beam width and collisional effects that could suppress SRSS are investigated theoretically. Thresholds for the eigenmode and wave packet in a finite-width beam are derived as a supplement to the theory proposed by Mostrom and Kaufman (1979 Phys. Rev. Lett. 42 644). Collisional absorption of SRSS is efficient at high-density plasma and high-Z material, otherwise, it allows emission of sidescattering. Secondly, we have performed the first three-dimensional particle-in-cell simulations in the context of SRSS to investigate its linear and nonlinear effects. Simulation results are qualitatively agreed with the linear theory. SRSS with the maximum growth gain is excited at various densities, grows to an amplitude that is comparable with the pump laser, and evolutes to lower densities with a large angle of emergence. Competitions between SRSS and other parametric instabilities such as stimulated Raman backscattering, two-plasmon decay, and stimulated Brillouin scattering are discussed. These interaction processes are determined by gains, occurrence sites, scattering geometries of each instability, and will affect subsequent evolutions. Nonlinear effects of self-focusing and azimuthal magnetic field generation are observed to be accompanied with SRSS. In addition, it is found that SRSS is insensitive to ion motion, collision (low-Z material), and electron temperature.
非均匀プラズマにおける誘導ラマン側方散乱(SRSS)は、慣性核融合への悪影響が懸念されることから、理論的・数値的両面から包括的に再検討された。まず、SRSSを抑制し得る有限ビーム幅と衝突効果という2つの線形メカニズムが理論的に調査された。有限ビーム幅における固有モードと波束の閾値は、MostromおよびKaufman(1979 Phys. Rev. Lett. 42 644)によって提案された理論の補足として導出された。SRSSの衝突吸収は、高密度プラズマおよび高Z物質において効率的であり、それ以外では側方散乱の放出が可能となる。次に、SRSSの線形および非線形効果を調べるため、SRSSに関する初の3次元粒子シミュレーションが実施された。シミュレーション結果は線形理論と定性的に一致した。最大成長利得を有するSRSSは様々な密度で励起され、ポンプ光と同程度の振幅まで成長し、大きな出射角を伴って低密度側へ伝播する。SRSSと、誘導ラマン後方散乱、二プラズモン崩壊、誘導ブリルアン散乱などの他のパラメトリック不安定性との間の競合が議論された。これらの相互作用過程は、各不安定性の利得、発生位置、散乱幾何学によって決定され、その後の発展に影響を及ぼす。自己収束と方位角方向の磁場生成という非線形効果がSRSSに伴って観測された。さらに、SRSSはイオン運動、衝突(低Z物質)、および電子温度に対して鈍感であることが見出された。