We investigate the evolution and propagation of the electron plasma waves (EPWs) excited by stimulated Raman scattering (SRS) in the inhomogeneous plasma theoretically and numerically with particle-in-cell (PIC) simulations. A theoretical model of EPWs in inhomogeneous plasmas is presented, which shows that the evolution of the EPW wavenumber is mainly related to the plasma density profile rather than the plasma electron temperature, in agreement with PIC simulations. When the density gradient is positive along the propagation direction of an EPW, its wavenumber decreases with time and consequently its phase velocity increases continuously, causing the trapped electrons to be accelerated to anomalous high energy. Furthermore, it is found that the Langmuir decay instability tends to reduce the levels of SRS saturation and electron acceleration and produce hot electrons in the opposite direction. This work provides a new understanding of electron heating due to SRS excitation.
不均質プラズマ中における誘導ラマン散乱（SRS）によって励起された電子プラズマ波（EPW）の伝播と発展を、粒子インセル（PIC）シミュレーションを用いて理論的かつ数値的に研究した。不均質プラズマ中のEPWに関する理論モデルを提示し、EPWの波数の時間発展は主にプラズマ密度勾配に関連し、プラズマ電子温度には依存しないことを示した。これはPICシミュレーションの結果と一致する。EPWの伝播方向に沿って密度勾配が正の場合、その波数は時間とともに減少し、結果として位相速度は連続的に増加し、捕捉された電子が異常な高エネルギーまで加速される原因となる。さらに、ラングミュア崩壊不安定性はSRSの飽和レベルと電子加速を低減させる傾向があり、反対方向に伝播する高温電子を生成することが見出された。この研究は、SRS励起による電子加熱の新たな理解を提供するものである。