2003 Fiscal Year Annual Research Report
超短パルスレーザーと磁化プラズマとの相互作用による短パルステラヘルツ電磁波の発生
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14580513
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
湯上 登 宇都宮大学, 工学研究科, 助教授 (60220521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 弘昭 宇都宮大学, 工学研究科, 助手 (70302445)
西田 靖 宇都宮大学, 工学研究科, 教授 (00005315)
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| Keywords | テラヘルツ / 電磁波 / 短パルス電磁波 / レーザー / 磁化プラズマ |
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| Research Abstract |
周期的に変化する電流は,周辺に電磁波を放射することができる.プラズマ中で伝搬する電子プラズマ波は,プラズマ密度nの平方根に比例したプラズマ周波数ω_pで振動しているので,その周波数の電磁波を放射することが可能である.しかし,その電磁波はプラズマの外,つまり実験室では観測できない.なぜなら,放射された電磁波の周波数ω_pがプラズマ中の電磁波のカットオフ周波数となっているため,プラズマ中で強く減衰されるからである.高密度プラズマでは,プラズマ波の電場も大きく,周波数も高いので,この電磁波が外部に取り出されれば,高出力・高周波の電磁波となりうる.
このような状況の中,今回垂直静磁場をレーザーの伝搬方向に印加し,実験を行った.集光したレーザーによりプラズマは瞬時に形成され,長手方向に1.5〜2mm程度の長さに形成された.磁場は,最大7kGであった.放射電磁波は,クリスタル検波器によって計測された.時間分解能は,オシロスコープの時間分解能で決まり,約100psである.放射電磁波の周波数は,用いた導波管の群速度分散を用いた飛行時間法(time of flight)を適用した.
これらの計測により,周波数が55GHz程度の短パルス電磁波(パルス幅約200ps)が観測された.また,他の低周波成分も観測された.これらの電磁波の発生機構をイオンのつくる電場を感じた電子の運動によるものと考え,その計算モデルを構築し,それが妥当であることを示した.
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[Publications] D.Dorranian et al.: "Radiation from high-intensity ultrashort-laser-pulse and gas-jet magnetized plasma interaction"Physical Review E. 68. 026409 (2003)
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[Publications] Md.Kamal-Al-Hassan et al.: "Excitation of ion-wave wakefield by the resonant absorption of a short pulsed microwave with plasma"Physical Review E. 68. 036404 (2003)
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[Publications] Mikhail Starodubtsev et al.: "Low-frequency sheath instability of a disc probe in a plasma with energetic ion flux"Phys.Rev.Letts.. 92. 045003 (2004)
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[Publications] Md.Kamal-Al-Hassan et al.: "Observation of ion wave streamers and low frequency sheath instability by the resonant absorption due to nonlinear interaction of microwave-plasma"Phys.Plasmas. 11. 836 (2004)
