بررسی انتشار امواج لاگر-گاوسی (فمتو ثانیه و پیکوثانیه) با قطبش ها و اندازه حرکت های زاویه ای مداری مختلف در محیط پلاسما برای بالا بردن راندمان شتاب دهنده های رومیزی

بر هم کنش تپ های لیزر پرتوان و فوق کوتاه با محیط پلاسما در سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده است. در بر هم-کنش تپ های کوتاه و محیط پلاسما، پدیده های غیرخطی زیادی را می توان مورد بررسی قرار داد که در بهبود شتاب الکترون ها موثر هستند. در این رساله، با انتخاب توزیع عرضی تپ به صورت نمای لاگر-گاوسی، اثر خودکانونی مطالعه می شود. افزایش شدت و اندازه لکّه لیزر ورودی، اثر خودکانونی قوی تر را موجب می شود. در این پژوهش رابطه ای برای توان بحرانی کانونی شدن مدهای لاگر-گاوسی در برهم کنش با محیط پلاسما، استخراج می شود. نتایج نشان می-دهند پرتوهای گردابی با اندیس پیچش بیشتر، برای کانونی شدن توان ورودی بالاتری احتیاج دارند. اگر عرض پرتو لیزر ورودی قابل مقایسه با طول موج آن باشد، اثرات تصحیح برداری را نیز باید درنظر گرفت. اگرچه این اثرات از نظر مقدار کوچک می باشند، ولی در جلوگیری از تخریب پرتو، مهم و موثّر هستند. مولفه طولی میدان پرتوهای با اندازه لکّه عریض، در مقایسه با مولّفه عرضی کوچک می باشد؛ درحالی که، مقدار آن برای پرتوهای به شدت متمرکزشده، قابل ملاحظه می شود و نقش بسیار مهمی را هنگام شتاب الکترون ها ایفا می کند. برهم کنش پرتو لیزر پیچشی با محیط پلاسمای جاذب از موارد دیگر مورد بررسی می باشد. در این نوع برهم کنش، حتی اگر پرتو قطبیده خطی هم باشد، اثر معکوس فارادی می تواند اتّفاق بیافتد و یک میدان مغناطیسی قوی محوری در راستای انتشار ایجاد می گردد. این میدان مغناطیسی با درنظرگرفتن شیب مثبت برای چگالی الکترون ها در جهت انتشار پرتو لیزر، بهبود می یابد. به عنوان مثالی خاصّ، انتشار پرتوهای لاگر-گاوسی در بلور فوتونی پلاسمایی یک بعدی بررسی می-شود. وجود لایه های پلاسمایی، درجه ی آزادی بیشتری را برای کنترل عبور امواج از این گونه ساختارها ایجاد می-کند. با درنظرگرفتن اثرات برداری و مولفه طولی میدان الکتریکی، نیروی پاندرماتیو طولی می تواند بهبود یابد و درنتیجه، شتاب الکترون ها در شتاب دهنده های لیزر-پلاسمایی بیشتر می شود.