La transmission des ondes électromagnétiques (par exemple les lasers) dans le plasma est un problème fondamental en physique des plasmas. Généralement, les ondes électromagnétiques ne peuvent pas être transmises dans des plasmas trop denses, mais leur transmission et leur transfert d'énergie jouent un rôle clé dans des applications telles que la fusion laser à allumage rapide, l'accélération de particules laser et les sources de rayonnement ultracourtes et ultralumineuses. En 1996, le professeur SE Harris de l'Université de Stanford s'est inspiré du concept de transparence induite électromagnétiquement (EIT) en physique atomique. Transparence induite électromagnétiquement (EIT) en physique atomique, le professeur SE Harris a proposé le mécanisme de transparence induite électromagnétiquement (EIT) dans le plasma, c'est-à-dire, à l'aide d'un faisceau de lumière laser haute fréquence, de lumière laser basse fréquence, qui est à l'origine incapable d'être transmis, peut être transmis dans un plasma à haute densité. Cependant, des études ultérieures ont montré que l'EIT ne peut pas se produire dans des plasmas réels avec des limites, mais ces études se limitent à la faible plage d'intensité laser relativiste.
Récemment, une équipe de recherche du chercheur Yutong Li de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences/Centre national de recherche sur la physique de la matière condensée de Pékin et du professeur Weimin Wang du Département de physique de l'Université Renmin de Chine, en utilisant le modèle auto-développé Le programme de simulation de particules KLAPS a découvert qu'après qu'un laser basse fréquence entre dans un plasma en même temps qu'un laser haute fréquence intensifié de manière relativiste, le laser basse fréquence peut pénétrer dans ce plasma ; cependant, lorsque la polarisation des deux lasers est perpendiculaire, cette anomalie. Cependant, lorsque les polarisations des deux faisceaux laser sont perpendiculaires, ce phénomène de transmission anormale disparaît, excluant ainsi l'effet de transparence relativiste commun. L’équipe a développé un modèle de couplage à trois ondes à des intensités lumineuses relativistes, qui donne la bande passante de fréquence dans laquelle l’EIT se produit. Sous intensité lumineuse relativiste, la largeur de cette bande passante est suffisante pour assurer une transmission stable des lasers basse fréquence ; cependant, sous une faible intensité lumineuse relativiste, la bande passante se rétrécit jusqu'à un point isolé, difficile à maintenir, ce qui explique pourquoi l'effet EIT ne pouvait pas se produire dans des conditions relativistes faibles dans les études précédentes. Ce travail montre que l’effet de transparence induit électromagnétiquement qui se produit en physique atomique peut également se produire en physique des plasmas. Ce phénomène peut être directement appliqué à l’allumage par collision à double cône (DCI) et à la fusion laser à allumage rapide pour améliorer l’efficacité du couplage laser et le rendement électronique rapide.
Les résultats de la recherche ont été publiés le 7 février 2024 dans Physical Review Letters sous le titre « Electromagnétiquement induite par la transparence dans le régime fortement relativiste ». Lettres d'examen physique). Tiehuai Zhang, doctorant à l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences (IPS), est le premier auteur de l'article, tandis que le professeur Weimin Wang de l'Université Renmin de Chine, Yutong Li de l'IPS sont les auteurs correspondants, et l'académicien Jie Zhang est le co-auteur. Le sujet de cette recherche provient du « Nouveau programme de fusion laser » du projet pilote stratégique (classe A) de l'Académie chinoise des sciences, dirigé par l'académicien Jie Zhang et soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine et d'autres organisations.
Figure 1 : [(a), (b)] Spectres de fréquence du champ laser collecté derrière la région du plasma délimitée et [(c), (d)] Evolution des formes d'onde du champ laser filtré avec le temps, où les différentes courbes correspondent à l'incidence du mélange de champs bicolores, de l'onde purement pompée et de l'onde purement basse fréquence. (e), (f)] Evolution des formes d'onde du champ laser filtrées avec le temps pour le mélange de champ bicolore incident, où les lignes bleues et rouges correspondent respectivement au parallélisme et à la perpendiculaire de polarisation. Les lignes supérieure et inférieure correspondent respectivement aux deux réglages initiaux de densité élevée et faible.
Figure 2 : Relations de dispersion de la branche dominante de l'onde de Stokes données par le modèle analytique pour (a) la configuration à haute densité par rapport à (b) la configuration à faible densité, où une bande passante plus large (surlignée en jaune vif) apparaît. (c) Résultats de simulation PIC unidimensionnelle pour différentes intensités lumineuses après avoir fixé le rapport entre la densité initiale du plasma et la densité critique effective avec les positions de bande passante EIT données par le modèle. (d) Résultats de la simulation PIC avec les positions de bande passante données par le modèle pour différentes intensités lumineuses et différents paramètres de densité.
Figure 3 : Evolution de l'intensité du signal d'onde de Stokes (ligne bleue, axe de gauche), d'onde de Stokes inverse (ligne noire, axe de gauche) et d'onde de pompe (ligne rouge, axe de droite) par rapport à la position spatiale, avec le plasma uniformément distribué dans l'intervalle de 10λ0 < x < 30λ0 pour les conditions initiales. (Les tracés (a)-(c) ont la même intensité lumineuse et des densités initiales différentes. (Le tracé (d) donne les résultats de simulation pour le cas faiblement relativiste, qui sont cohérents avec les conclusions des études précédentes.
