In laser-irradiated plasmas, the Langdon effect modifies the electron energy distribution function (EEDF) from a Maxwellian to a super-Gaussian form, further influencing backward stimulated Brillouin scattering (SBS). We investigate the impact of the Langdon effect on the nonlinear evolution of SBS in Au plasmas using Vlasov–Maxwell simulations, with a particular focus on electron–ion collisions. In the absence of electron–ion collisions, the higher ion acoustic wave (IAW) frequency associated with a super-Gaussian EEDF leads to a slower initial SBS growth rate compared to the Maxwellian case. As the IAW grows to higher amplitudes, higher-order harmonics and ion trapping occur, resulting in nonlinear frequency shifts and spectral broadening, which saturate SBS and maintain it at a quasi-steady state with relatively low reflectivity. Under a super-Gaussian EEDF, the reduced IAW nonlinearity and Landau damping contribute to a higher SBS saturation level. When electron–ion collisions are present, they weaken the rapid growth of the IAW and inhibit frequency shifts and spectral broadening, leading to a higher average reflectivity for the same initial EEDF. In this scenario, the Langdon effect further enhances SBS by reducing IAW nonlinearity and inverse bremsstrahlung (IB) absorption, in which reduced IAW nonlinearity leads to relatively weaker harmonics, and reduced IB absorption allows the pump wave to propagate with a relatively higher amplitude, significantly increasing SBS reflectivity.
レーザー照射プラズマにおいて、ラングドン効果は電子エネルギー分布関数(EEDF)をマクスウェル分布からスーパーガウス型へと変化させ、後方誘導ブリルアン散乱(SBS)にさらに影響を与える。我々は、Vlasov–Maxwellシミュレーションを用いて、AuプラズマにおけるSBSの非線形発展に対するラングドン効果の影響を、特に電子–イオン衝突に着目して調査する。電子–イオン衝突が存在しない場合、スーパーガウス型EEDFに伴うより高いイオン音波(IAW)周波数は、マクスウェル分布の場合と比較して初期SBS成長率を遅くする。IAWがより高い振幅に成長するにつれて、高次高調波とイオン捕捉が発生し、非線形周波数シフトとスペクトル幅の広がりをもたらし、これらはSBSを飽和させ、比較的低い反射率の準定常状態に維持する。スーパーガウス型EEDFの下では、IAW非線形性とランダウ減衰の低減が、より高いSBS飽和レベルに寄与する。電子–イオン衝突が存在する場合、それらはIAWの急速な成長を弱め、周波数シフトとスペクトル幅の広がりを阻害し、同じ初期EEDFに対してより高い平均反射率をもたらす。このシナリオでは、ラングドン効果はIAW非線形性と逆制動放射(IB)吸収を低減することによりSBSをさらに増強する。この際、低減されたIAW非線形性は比較的弱い高調波をもたらし、低減されたIB吸収はポンプ波が比較的高い振幅で伝播することを可能にし、SBS反射率を著しく増加させる。