In this paper, we discuss the influence of the Langdon effect on the competition between stimulated Raman scattering (SRS) and stimulated Brillouin scattering (SBS) instabilities. When the electron density is below a quarter of the critical density, both SRS and SBS can occur simultaneously, requiring careful consideration of the competition between these two instabilities. In practical laser-plasma interaction scenarios, the electron distribution energy function may deviate from the Maxwellian form and transition to a super-Gaussian distribution, necessitating an analysis of how the Langdon effect influences the competition between SRS and SBS. In this study, in order to consider the Langdon effect, numerical methods are employed to incorporate a super-Gaussian electron distribution function, modifying the electron susceptibility to calculate the gain exponents (G) of SRS and SBS under different super-Gaussian indices. The respective backscattering shares of SRS and SBS are then estimated using an analytical solution derived from a five-wave coupling model. Moreover, five-wave coupling simulations and Vlasov simulations are used to examine how the Langdon effect impacts the specific coupling dynamics between SRS and SBS under various parameters. The findings reveal that in a specific parameter range, the SBS reflectivity is higher than that of SRS under a Maxwellian electron distribution. However, the Langdon effect significantly reduces the Landau damping of electron plasma waves, while the Landau damping of ion acoustic waves decreases less, resulting in SRS reflectivity exceeding that of SBS.
本論文では、誘導ラマン散乱（SRS）と誘導ブリルアン散乱（SBS）の不安定性間の競合に対するラングドン効果の影響について議論する。電子密度が臨界密度の4分の1未満の場合、SRSとSBSは同時に発生し得るため、これら二つの不安定性間の競合を慎重に考慮する必要がある。実際のレーザー・プラズマ相互作用のシナリオでは、電子のエネルギー分布関数がマクスウェル分布形から逸脱し、スーパーガウス分布へ遷移する可能性があり、ラングドン効果がSRSとSBSの競合にどのように影響するかの解析が必要となる。本研究では、ラングドン効果を考慮するために、数値的手法を用いてスーパーガウス型電子分布関数を組み込み、電子感受率を修正して、異なるスーパーガウス指数の下でのSRSおよびSBSの利得指数（G）を計算する。次に、五波結合モデルから導出された解析解を用いて、SRSとSBSのそれぞれの後方散乱の割合を推定する。さらに、五波結合シミュレーションとブラソフシミュレーションを用いて、さまざまなパラメータの下でラングドン効果がSRSとSBSの具体的な結合ダイナミクスにどのように影響するかを調べる。結果は、特定のパラメータ範囲では、マクスウェル電子分布の下でのSBS反射率はSRS反射率よりも高いことを示している。しかし、ラングドン効果は電子プラズマ波のランダウ減衰を大幅に減少させる一方、イオン音響波のランダウ減衰の減少の度合いは小さいため、SRS反射率がSBS反射率を上回る結果となる。