Transmissionen af elektromagnetiske bølger (f.eks. lasere) i plasma er et grundlæggende problem i plasmafysik. Generelt kan elektromagnetiske bølger ikke transmitteres i overtætte plasmaer, men deres transmission og energioverførsel spiller en nøglerolle i applikationer som hurtigantændende laserfusion, laserpartikelacceleration og ultrakorte og ultralyse strålingskilder. 1996, prof. SE Harris fra Stanford University blev inspireret af begrebet elektromagnetisk induceret transparens (EIT) i atomfysik. Elektromagnetisk induceret transparens (EIT) i atomfysik foreslog prof. SE Harris mekanismen for elektromagnetisk induceret transparens (EIT) i plasma, dvs. ved hjælp af en stråle af højfrekvent laserlys, lavfrekvent laserlys, som er oprindeligt ude af stand til at blive transmitteret, kan transmitteres i et plasma med høj densitet. Efterfølgende undersøgelser har dog vist, at EIT ikke kan forekomme i rigtige plasmaer med grænser, men disse undersøgelser er begrænset til det svage relativistiske laserintensitetsområde.
For nylig har et forskerhold bestående af forskeren Yutong Li ved Institut for Fysik, Det Kinesiske Videnskabsakademi/Nationalt Forskningscenter for Fysik af Kondenseret Materiel, Beijing, og professor Weimin Wang ved Institut for Fysik, Renmin Universitet i Kina, ved hjælp af den selvudviklede KLAPS partikelsimuleringsprogram, fandt ud af, at efter at en lavfrekvent laser falder ind i et plasma på samme tid som en relativistisk intensiveret højfrekvent laser, kan lavfrekvent laser trænge ind i dette plasma; men når polariseringen af de to lasere er vinkelret, er dette unormalt. Men når polariseringerne af de to laserstråler er vinkelrette, forsvinder dette unormale transmissionsfænomen, hvilket udelukker den almindelige relativistiske gennemsigtighedseffekt. Holdet udviklede en tre-bølge koblingsmodel ved relativistiske lysintensiteter, som giver det frekvenspasbånd, hvor EIT forekommer. Under relativistisk lysintensitet er bredden af dette pasbånd tilstrækkelig til at sikre stabil transmission af lavfrekvente lasere; under svag relativistisk lysintensitet indsnævrer pasbåndet imidlertid til et isoleret punkt, hvilket er svært at opretholde, og dette forklarer, hvorfor EIT-effekten ikke kunne forekomme under svage relativistiske forhold i tidligere undersøgelser. Dette arbejde viser, at den elektromagnetisk inducerede transparenseffekt, der forekommer i atomfysik, også kan forekomme i plasmafysik. Dette fænomen kan anvendes direkte på dobbelt-keglekollisionsantændelse (DCI) og hurtigantændende laserfusion for at forbedre laserkoblingseffektiviteten og hurtigt elektronudbytte.
Forskningsresultaterne blev offentliggjort den 7. februar 2024 i Physical Review Letters under titlen "Electromagnetically Induced Transparency in the Strongly Relativistic Regime". fysiske anmeldelsesbreve). Tiehuai Zhang, en ph.d.-studerende ved Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences (IPS), er den første forfatter til papiret, mens prof. Weimin Wang fra Renmin University of China, Yutong Li fra IPS er de tilsvarende forfattere og akademiker Jie Zhang er medforfatter. Emnet for denne forskning kommer fra "Novel Laser Fusion Program" fra det strategiske pilotprojekt (klasse A) under det kinesiske videnskabsakademi, ledet af akademiker Jie Zhang og støttet af Kinas National Natural Science Foundation og andre organisationer.
Figur 1: [(a), (b)] Frekvensspektre for det opsamlede laserfelt bag det afgrænsede plasmaområde og [(c), (d)] Udvikling af de filtrerede laserfeltbølgeformer med tiden, hvor de forskellige kurver svarer til forekomsten af tofarvet feltblanding, ren pumpet bølge og rent lavfrekvent bølge. (e), (f)] Udvikling af de filtrerede laserfeltbølgeformer med tiden for den indfaldende tofarvefeltblanding, hvor de blå og røde linjer svarer til henholdsvis polarisationsparallelismen og vinkelretheden. De øvre og nedre linjer svarer til de to indledende indstillinger af henholdsvis høj og lav tæthed.
Figur 2: Spredningsrelationer af den dominerende gren af Stokes-bølgen givet af den analytiske model for (a) højdensitetsopsætningen versus (b) lavdensitetsopsætningen, hvor et bredere pasbånd (fremhævet i lys gult) fremkommer. (c) Endimensionelle PIC-simuleringsresultater for forskellige lysintensiteter efter fastsættelse af forholdet mellem den initiale plasmadensitet og den effektive kritiske tæthed med EIT-pasbåndpositionerne givet af modellen. (d) PIC-simuleringsresultater med pasbåndspositioner givet af modellen for forskellige lysintensiteter og forskellige tæthedsindstillinger.
Figur 3: Udvikling af signalintensiteten af Stokes-bølge (blå linje, venstre akse), invers Stokes-bølge (sort linje, venstre akse) og pumpebølge (rød linje, højre akse) i forhold til den rumlige position, med plasma ensartet fordelt i intervallet 10λ0 < x < 30λ0 for begyndelsesbetingelser. (a)-(c)-plotterne har samme lysintensitet og forskellige begyndelsestætheder. (d)-plottet giver simuleringsresultaterne for det svagt relativistiske tilfælde, som er i overensstemmelse med konklusionerne fra tidligere undersøgelser.
