The sub-relativistic laser beam interaction with an underdense plasma is investigated via two-dimensional (2D) numerical simulations with respect to the laser polarization direction. Different parametric instabilities dominate the interaction depending on the propagation direction of the daughter waves in the simulation plane with respect to the laser field polarization and laser propagation direction. In the plane containing the laser electric field (p-polarization) the interaction is dominated by the two-plasmon decay instability and the beating of large amplitude electron plasma waves produces periodic ion density perturbations suppressing stimulated Raman scattering in the quarter critical density zone. A stronger absorption and heating of hot electrons is observed in the case where laser polarization is perpendicular to the simulation plane (s-polarization). Furthermore, by comparing a plane laser wave with a narrow beamlet, the effect of the initial transverse laser profile is proven to play an important role in exciting the filamentation instability, which competes with stimulated Brillouin scattering and affects the laser absorption and hot electron generation. A dedicated three-dimensional simulation indicates that a 2D simulation with p-polarization produces a more reliable results while the case of s-polarization overestimates the laser absorption and hot electron generation.
準相対論的レーザービームと低密度プラズマとの相互作用を、レーザーの偏光方向に関して二次元(2D)数値シミュレーションにより調査した。異なるパラメトリック不安定性が、レーザー場の偏光およびレーザー伝播方向に対するシミュレーション平面内での娘波の伝播方向に依存して、相互作用を支配する。レーザー電場を含む平面(p偏光)では、二プラズモン崩壊不安定性が相互作用を支配し、大振幅電子プラズマ波のビーティングが周期的なイオン密度摂動を生成して、四分之一臨界密度領域における誘導ラマン散乱を抑制する。レーザー偏光がシミュレーション平面に垂直な場合(s偏光)には、より強い吸収と高温電子の加熱が観測される。さらに、平面レーザー波と細いビームレットを比較することにより、初期横方向レーザープロファイルの効果がフィラメント化不安定性の励起に重要な役割を果たすことが証明され、この不安定性は誘導ブリルアン散乱と競合し、レーザー吸収と高温電子生成に影響を与える。専用の三次元シミュレーションは、p偏光を用いた2Dシミュレーションがより信頼性の高い結果を生み出す一方、s偏光の場合はレーザー吸収と高温電子生成を過大評価することを示している。