In this article, we present a first-principles electromagnetic–kinetic simulation of the slow-wave branch of the lower hybrid waves (LHWs) in electron–deuterium plasmas with real ion–electron mass ratios. Several models of two-dimensional slab configuration containing a grill antenna are constructed using different plasma parameters. Based on our recently developed fully kinetic charge-conservative electromagnetic non-canonical symplectic particle-in-cell method, we studied the coupling, propagation, absorption and current driving effect of LHWs in hot plasmas. The results for the coupling coefficient of the grill antenna, accessibility condition, and electron Landau damping rate show good agreement with theory and previous simulation. The long-term non-linear energy and current deposition of propagating LHWs are also presented, which show a decrement of heating and current-driving efficiency compared with the linear theoretical prediction. The collision effect between electrons and ions is shown to be important for actually driving the current. The relation between the density of the current generated and the amplitude of the LHW is given, which shows a qualitative agreement with the 1D theoretical prediction.
本稿では、電子–重水素プラズマ中の低域混成波（LHWs）の遅波分枝について、実イオン–電子質量比を用いた第一原理電磁–運動論シミュレーションを提示する。異なるプラズマパラメータを用いて、グリルアンテナを含む二次元スラブモデルを複数構築した。我々が最近開発した完全運動論的・電荷保存型・電磁的非正準シンプレクティック粒子法に基づき、高温プラズマ中のLHWsの結合、伝播、吸収、および電流駆動効果を研究した。グリルアンテナの結合係数、到達条件、および電子ランダウ減衰に関する結果は、理論および先行シミュレーションと良好な一致を示す。伝播するLHWsの長期非線形エネルギーおよび電流堆積も提示され、線形理論予測と比較して加熱および電流駆動効率の低下を示す。電子とイオン間の衝突効果は、実際に電流を駆動するために重要であることが示される。生成される電流密度とLHWの振幅との関係が示され、一次元理論予測と定性的に一致する。