The stability against small azimuthal perturbations of confined modes of propagation of intense short-pulse radiation governed by relativistic and charge-displacement nonlinearities in underdense plasmas is examined theoretically. In the plane of the dimensionless parameters rho 0 identical to r0 omega p,0/c and eta identical to P0/Pcr, defined by the critical power (Pcr) and the initial conditions represented by the focal radius (r0) of the incident radiation, the unperturbed plasma frequency ( omega p,0), and the peak incident power (P0), zones corresponding to stable (single-channel) and unstable (strong filamentation) regimes of propagation are established. The general finding is that large regions of stable propagation exist. The results show that for values of rho 0 sufficiently close to the dimensionless radius of the zeroth eigenmode rho c,0, the self-channelling is stable for all values of eta >1, a condition of exceptional robustness. It is also found that for the region 1< eta <or approximately=10, the propagation is stable for a very wide range of values of rho 0. In addition, the location of the boundary separating the stable and unstable zones is largely independent of the curvature of the phase front of the incident wave and weakly influenced both by the magnitudes of the azimuthal perturbations and the detailed radial profile of the incident radiation. Since self-focusing generated solely by relativistic mechanisms tends strongly to unstable behaviour in the eta >>1 regime, these results demonstrate the crucial role of the ponderomotively driven charge displacement in stabilizing the propagation. Physically, the ponderomotive radial displacement of the electrons and the contrasting inertial confinement of the ions simultaneously produce the two chief characteristics of the channels. They are the refractive self-focusing of the propagating energy arising from the displaced electrons and the spatial stability of the channels produced by the immobile electrostatic spine formed by the ions.
低密度プラズマ中の相対論的および電荷変位非線形性によって支配される、強力な短パルス放射の閉じ込めモードの、小さな方位角摂動に対する安定性を理論的に考察する。無次元パラメータρ₀≡r₀ωₚ,₀/cおよびη≡P₀/P_crの平面において、臨界パワー(P_cr)と、入射放射の焦点半径(r₀)によって表される初期条件、非摂動プラズマ周波数(ωₚ,₀)、およびピーク入射パワー(P₀)によって定義される、安定(単一チャネル)および不安定(強いフィラメント化)伝播領域に対応するゾーンを確立する。一般的な知見として、安定伝播の大きな領域が存在する。結果は、ρ₀がゼロ次固有モードの無次元半径ρ_c,0に十分近い値を持つ場合、自己チャネリングはすべてのη>1の値に対して安定であり、これは例外的に頑健な条件であることを示している。また、1<η≦約10の領域では、伝播は非常に広い範囲のρ₀の値に対して安定であることが見出される。さらに、安定領域と不安定領域を分ける境界の位置は、入射波の位相面の曲率にほとんど依存せず、方位角摂動の大きさと入射放射の詳細な動径プロファイルの両方によって弱く影響される。相対論的メカニズムのみによって生成される自己集束は、η≫1の領域で強い不安定挙動を示す傾向があるため、これらの結果は、ポンデロモーティブ駆動の電荷変位が伝播の安定化において決定的な役割を果たすことを実証している。物理的には、電子のポンデロモーティブ動径変位と、イオンの対照的な慣性閉じ込めが、チャネルの2つの主要な特性を同時に生み出す。それらは、変位した電子に起因する伝播エネルギーの屈折性自己集束と、イオンによって形成される不動の静電スパインによって生成されるチャネルの空間的安定性である。