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扭曲有质动力驱动产生扭曲的等离子体波

Twisted plasma waves driven by twisted ponderomotive force

  • 摘要: 利用扭曲的有质动力,我们给出了驱动产生的扭曲等离子体波。其中我们利用了两束同向传播的拉盖尔-高斯(LG)光,他们分别携带不同的频率和扭曲指数,结果可以得到扭曲的有质动力。LG光一般被认为携带轨道角动量。三维的网格粒子模拟(PIC)模拟被用来证实激光驱动产生扭曲等离子体波。这种扭曲的等离子体波拥有螺旋旋转的电子密度扰动结构。不同于线性流体理论的预测,模拟结果显示一个非线性的旋转电流和静态的轴向磁场。伴随旋转电流的是扭曲等离子体波中携带轨道角动量的粒子。该文中,我们也给出了详细的扭曲等离子体波的理论分析结果。

     

    Abstract: We present the results of twisted plasma waves driven by twisted ponderomotive force. With the beating of two, co-propagating, Laguerre-Gaussian (LG) orbital angular momentum (OAM) laser pulses with different frequencies and also different twist indices, we can obtain the twisted ponderomotive force. Three-dimensional particle-in-cell simulations are used to demonstrate the twisted plasma waves driven by lasers. The twisted plasma waves have an electron density perturbation with a helical rotating structure. Different from the predictions of the linear fluid theory, the simulation results show a nonlinear rotating current and a static axial magnetic field. Along with the rotating current is the axial OAM carried by particles in the twisted plasma waves. A detailed theoretical analysis of twisted plasma waves is also given.

     

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