A novel coupling mechanism for stimulated Brillouin scattering (SBS) in two-color laser systems with large frequency separation is proposed, using a representative combination of and beams. Owing to the near-linear dispersion of ion-acoustic waves (IAWs), both lasers excite IAWs with similar phase velocities. Consequently, the strong IAW driven by the high-intensity laser induces pronounced particle trapping, which in turn generates a significant nonlinear frequency shift in the IAW driven by the laser. The frequency shift from Vlasov simulation shows excellent quantitative agreement with our shared-trapping-induced nonlinear frequency-shift theoretical model. This newly identified mechanism suppresses the linear growth of SBS driven by the laser, thereby providing a lower initial SBS level when the previously proposed two ion decay (TID) coupling mechanism (2024 Nucl. Fusion64 126020) becomes active in the nonlinear stage, and enabling the total SBS reflectivity to be suppressed to an even lower level. The mechanism operates within a well-defined parameter window, where the SBS growth rate of the laser lies between that of the TID instability and the higher growth rate driven by the laser. For fixed total intensity, increasing the fraction of light causes the total reflectivity to first decrease and then increase. When the SBS reflectivities driven by the two lasers become comparable, the shared-trapping-induced frequency-shift mechanism and the TID coupling act cooperatively, yielding the minimum total reflectivity. At the optimal intensity fraction, the simulation results show that the total SBS reflectivity is reduced by compared with a pure laser at the same total intensity, with the instantaneous reflectivity remains no higher than that of the corresponding single-color cases throughout the simulation. These results demonstrate the potential of large-frequency-separation two-color lasers for improving laser–target coupling efficiency in future high-gain laser fusion schemes.
大きな周波数分離を持つ二色レーザー系における誘導ブリルアン散乱(SBS)の新規結合メカニズムを提案する。ここでは、 ビームと ビームの代表的な組み合わせを用いる。イオン音響波(IAW)のほぼ線形の分散により、両レーザーは類似した位相速度を持つIAWを励起する。その結果、高強度 レーザーによって駆動される強いIAWは顕著な粒子捕捉を誘起し、これにより レーザーによって駆動されるIAWに大きな非線形周波数シフトが生じる。Vlasovシミュレーションによる周波数シフトは、我々の共有捕捉誘起非線形周波数シフト理論モデルと優れた定量的一致を示す。この新たに特定されたメカニズムは、 レーザーによって駆動されるSBSの線形成長を抑制し、それにより、先に提案された二イオン崩壊(TID)結合メカニズム(2024 Nucl. Fusion64 126020)が非線形段階で活性化する際の初期SBSレベルを低下させ、総SBS反射率をさらに低いレベルに抑制することを可能にする。このメカニズムは、明確に定義されたパラメータ窓内で動作し、そこでは レーザーのSBS成長率はTID不安定性の成長率と レーザーによって駆動されるより高い成長率の間にある。全強度を固定した場合、 光の割合を増加させると、総反射率は最初に減少し、その後増加する。2つのレーザーによって駆動されるSBS反射率が同等になると、共有捕捉誘起周波数シフトメカニズムとTID結合が協力的に作用し、最小の総反射率が得られる。最適な強度割合では、シミュレーション結果は、同じ全強度の純粋な レーザーと比較して総SBS反射率が だけ減少し、瞬間反射率はシミュレーション全体を通じて対応する単色の場合よりも決して高くならないことを示している。これらの結果は、将来の高利得レーザー核融合スキームにおけるレーザー・ターゲット結合効率を向上させるための、大きな周波数分離を持つ二色レーザーの可能性を示している。