خودکانونی باریکه لیزر در پلاسمای کوانتومی برخوردی با پروفایل چگالی رمپ

با عبور باریکه لیزر پرشدت‏ از پلاسما و تولید الکترون های نسبیتی، تغییر ضریب شکست پلاسما به گونه ای است که پلاسما مانند یک عدسی همگرا، باریکه لیزر را متمرکز می کند. در این مقاله، خودکانونی نسبیتی باریکه در پلاسمای کوانتمی برخوردی با فرض چگالی رمپ مطالعه می شود. با استفاده از تقریب پیرامحوری و WKB، معادلات کوپل شده ای برای پارامتر پهنای باریکه منتشرشده در پلاسمای مفروض به دست می آید که با روش رانگ کوتای مرتبه چهار به صورت عددی حل می شود. ابتدا با چشم پوشی از برخوردها در پلاسما، تاثیر گرادیان چگالی در خودکانونی بررسی می شود. مشاهده خواهد شد که با افزایش چگالی، بسامد نوسان های پهنای باریکه افزایش و دامنه نوسان و کمینه پهنای باریکه کاهش می یابد. اما در پلاسمای برخوردی به علت جذب انرژی لیزر، دامنه نوسان پهنا در راستای انتشار افزایش می یابد تا بالاخره باریکه از عمق مشخصی واگرا شود. پس با افزایش چگالی نیز آهنگ جذب بیشتر شده و باریکه با بسامد و دامنه بزرگ تری نوسان کرده و از عمق کمتری واگرا می شود، اما کمینه پهنا مشابه پلاسمای بی برخورد کاهش می یابد. همچنین، با افزایش بسامد برخورد، انرژی لیزر سریع تر افت می کند و باریکه با دامنه بزرگ تری نوسان کرده و نفوذ کمتری در پلاسما خواهد داشت. سپس خودکانونی در پلاسماهای کوانتمی قوی و ضعیف و کلاسیکی مقایسه می شوند. با کاهش دمای پلاسما و افزایش اثرات کوانتمی، مغناطیدگی حاصل از مولفه وابسته به زمان نیروی پاندرماتیو بیشتر می شود و خودکانونی قوی تری رخ می دهد. آن گونه که باریکه در پلاسمای کوانتمی قوی، با دامنه و کمینه پهنای کوچک تر و عمق نفوذ و نواخت تکرار بزرگ تری نوسان خواهد کرد.