Ultra-short-pulse reflectometry is studied by means of the numerical integration of a one-dimensional full-wave equation for ordinary modes propagating in a plasma. The numerical calculations illustrate the potential of using the reflection of ultra-short-pulse microwaves as an effective probe of the density profile even in the presence of density fluctuations in a plasma. The difference in time delays of differing frequency components of the microwaves can be used to deduce the density profile. The modification of the reflected pulses in the presence of density fluctuations is examined and can be understood based on considerations of Bragg resonance. A simple and effective profile-reconstruction algorithm using the zero-crossings of the reflected pulse and subsequent Abel inversion is demonstrated. The robustness of the profile reconstruction algorithm in the presence of a sufficiently small-amplitude density perturbation is assessed. The reconstruction algorithm begins to fail when the scaled density perturbation is large enough to invalidate the first Born approximation description of scattering by density fluctuations.
超短パルス反射測定法は、プラズマ中を伝播する常波モードに対する一次元全波方程式の数値積分によって研究される。数値計算は、プラズマ中の密度揺らぎが存在する場合でも、超短パルスマイクロ波の反射を密度分布の効果的なプローブとして用いる可能性を示す。異なる周波数成分のマイクロ波の時間遅延の差を用いて、密度分布を推定することができる。密度揺らぎが存在する場合の反射パルスの変形を調べ、ブラッグ共鳴の考察に基づいて理解できることを示す。反射パルスのゼロ交差点を用いた簡便かつ効果的な分布再構成アルゴリズムと、その後のアーベル変換を実証する。十分に小さい振幅の密度摂動が存在する場合の分布再構成アルゴリズムの頑健性を評価する。再構成アルゴリズムは、スケールされた密度摂動が、密度揺らぎによる散乱の一次ボルン近似記述を無効にするほど大きくなると、失敗し始める。