We present full set of coupled equations describing the weakly relativistic dynamics of a laser in a plasma with transverse inhomogeneity. We apply variational principle approach to obtain these coupled equations governing laser spot-size, transverse wavenumber, curvature, transverse centroid, etc. We observe that such plasma inhomogeneity can lead to stronger self-focusing. We further discuss the guiding conditions of laser in parabolic plasma channels. With the help of multi-dimensional particle in cell simulations the study is extended to the blowout regime of laser wakefield acceleration to show laser as well as self-injected electron bunch steering in plasma to generate unconventional particle trajectories. Our simulation results demonstrate that such transverse inhomogeneities due to asymmetric self focusing lead to asymmetric bubble excitation, thus inducing off-axis self-injection.
我々は、横方向の不均一性を有するプラズマ中におけるレーザーの弱相対論的ダイナミクスを記述する完全な連立方程式を提示する。我々は変分原理のアプローチを適用し、レーザーのスポットサイズ、波数、曲率、横方向重心などを支配するこれらの連立方程式を導出する。我々は、このようなプラズマの不均一性がより強い自己集束をもたらす可能性があることを観察する。我々はさらに、放物型プラズマチャネルにおけるレーザーの導波条件について議論する。多次元パーティクルインセルシミュレーションを用いることで、研究はレーザー航跡場加速のブローアウト領域に拡張され、レーザーと自己注入電子バンチの両方のステアリングが示され、非従来型の粒子軌道が生成される。我々のシミュレーション結果は、非対称自己集束によるこのような横方向不均一性が非対称バブルの励起をもたらし、それによってオフアクシス自己注入を誘発することを実証している。