The excitation of electrostatic waves in plasma by laser electromagnetic (EM) pulse is important as it provides a scheme by which the power from the laser EM field can be transferred into the plasma medium. The paper presents a fundamentally new ponderomotive pressure-driven mechanism of excitation of electrostatic waves in an overdense magnetized plasma by a finite laser pulse. Particle-in-cell simulations using the EPOCH-4.17.10 framework have been utilized for the study of a finite laser pulse interacting with a magnetized overdense plasma medium. The external magnetic field is chosen to be aligned parallel to the laser propagation direction. In this geometry, the EM wave propagation inside the plasma is identified as whistler or R and L waves. The group velocity of these waves being different, a clear spatial separation of the R and L pulses are visible. In addition, excitation of electrostatic perturbation associated with the EM pulses propagating inside the plasma is also observed. These electrostatic perturbations are important as they couple laser energy to the plasma medium. The excitation of electrostatic oscillations are understood here by a fundamentally new mechanism of charge separation created by the difference between the ponderomotive force (of the EM pulse) felt by the two plasma species, viz., the electrons and the ions in a magnetized plasma.
レーザー電磁(EM)パルスによるプラズマ中の静電波の励起は、レーザーEM場からのパワーをプラズマ媒質中に転送する手段を提供するため重要である。本論文は、有限レーザーパルスによる過密磁化プラズマ中の静電波励起の、根本的に新しいポンデロモーティブ圧力駆動メカニズムを提示する。EPOCH-4.17.10フレームワークを用いた粒子セル(PIC)シミュレーションを、磁化された過密プラズマ媒質と相互作用する有限レーザーパルスの研究に適用した。外部磁場はレーザー伝播方向に平行に設定されている。この幾何学的配置において、プラズマ内部でのEM波伝播はホイスラー波、すなわちR波およびL波として同定される。これらの波の群速度が異なるため、RパルスとLパルスの明確な空間的分離が観測される。さらに、プラズマ内部を伝播するEMパルスに伴う静電擾乱の励起も観測される。これらの静電擾乱は、レーザーエネルギーをプラズマ媒質に結合させるため重要である。静電振動の励起は、磁化プラズマ中の2つのプラズマ種、すなわち電子とイオンが受ける(EMパルスの)ポンデロモーティブ力の差によって生じる電荷分離という、根本的に新しいメカニズムによってここで理解される。