Transmisi gelombang elektromagnetik (misalnya laser) dalam plasma merupakan masalah mendasar dalam fisika plasma. Secara umum, gelombang elektromagnetik tidak dapat ditransmisikan dalam plasma yang terlalu padat, namun transmisi dan transfer energinya memainkan peran penting dalam aplikasi seperti fusi laser penyalaan cepat, percepatan partikel laser, dan sumber radiasi ultrashort dan ultrabright. 1996, Prof. SE Harris dari Universitas Stanford terinspirasi oleh konsep transparansi yang diinduksi secara elektromagnetik (EIT) dalam fisika atom. Transparansi Elektromagnetik (EIT) dalam fisika atom, Prof. SE Harris mengusulkan mekanisme Transparansi Elektromagnetik (EIT) dalam plasma, yaitu dengan bantuan pancaran sinar laser frekuensi tinggi, sinar laser frekuensi rendah, yaitu awalnya tidak dapat ditularkan, dapat ditularkan dalam plasma kepadatan tinggi. Namun, penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa EIT tidak dapat terjadi pada plasma nyata yang berbatas, namun penelitian ini terbatas pada rentang intensitas laser relativistik yang lemah.
Baru-baru ini, tim peneliti yang terdiri dari Peneliti Yutong Li di Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok/Pusat Penelitian Nasional Fisika Benda Terkondensasi, Beijing, dan Profesor Weimin Wang di Departemen Fisika, Universitas Renmin Tiongkok, menggunakan teknologi yang dikembangkan sendiri Program simulasi partikel KLAPS, menemukan bahwa setelah laser frekuensi rendah dimasukkan ke dalam plasma bersamaan dengan laser frekuensi tinggi yang diperkuat secara relativistik, laser frekuensi rendah dapat menembus ke dalam plasma ini; Namun, ketika polarisasi kedua laser tegak lurus, anomali ini terjadi. Namun, ketika polarisasi kedua sinar laser tegak lurus, fenomena transmisi anomali ini menghilang, sehingga mengesampingkan efek transparansi relativistik yang umum. Tim mengembangkan model kopling tiga gelombang pada intensitas cahaya relativistik, yang memberikan pita frekuensi di mana EIT terjadi. Di bawah intensitas cahaya relativistik, lebar pita sandi ini cukup untuk memastikan transmisi laser frekuensi rendah yang stabil; namun, dalam intensitas cahaya relativistik yang lemah, pita sandi menyempit ke titik terisolasi, yang sulit dipertahankan, dan ini menjelaskan mengapa efek EIT tidak dapat terjadi dalam kondisi relativistik lemah dalam penelitian sebelumnya. Karya ini menunjukkan bahwa efek transparansi yang diinduksi secara elektromagnetik yang terjadi dalam fisika atom juga dapat terjadi dalam fisika plasma. Fenomena ini dapat langsung diterapkan pada pengapian tabrakan kerucut ganda (DCI) dan fusi laser penyalaan cepat untuk meningkatkan efisiensi kopling laser dan hasil elektron yang cepat.
Hasil penelitian tersebut dipublikasikan pada 7 Februari 2024 di Physical Review Letters dengan judul “Transparansi yang Diinduksi Secara Elektromagnetik dalam Rezim Relativistik Kuat”. Surat Tinjauan Fisik). Tiehuai Zhang, seorang mahasiswa PhD di Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (IPS), adalah penulis pertama makalah ini, sementara Prof. Weimin Wang dari Universitas Renmin Tiongkok, Yutong Li dari IPS adalah penulis terkait, dan Akademisi Jie Zhang adalah rekan penulisnya. Topik penelitian ini berasal dari "Program Fusi Laser Baru" dari Proyek Percontohan Strategis (Kelas A) Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dipimpin oleh Akademisi Jie Zhang, dan didukung oleh National Natural Science Foundation of China dan organisasi lainnya.
Gambar 1: [(a), (b)] Spektrum frekuensi medan laser yang dikumpulkan di belakang wilayah plasma yang dibatasi dan [(c), (d)] Evolusi bentuk gelombang medan laser yang disaring terhadap waktu, dengan kurva yang berbeda sesuai dengan kejadian pencampuran medan dua warna, gelombang yang dipompa murni, dan gelombang frekuensi rendah murni. (e), (f)] Evolusi bentuk gelombang medan laser yang difilter seiring dengan waktu terjadinya pencampuran medan dua warna, di mana garis biru dan merah masing-masing berhubungan dengan paralelisme dan tegak lurus polarisasi. Garis atas dan bawah masing-masing mewakili dua pengaturan awal kepadatan tinggi dan rendah.
Gambar 2: Hubungan dispersi cabang dominan gelombang Stokes yang diberikan oleh model analitik untuk (a) pengaturan kepadatan tinggi versus (b) pengaturan kepadatan rendah, di mana pita sandi yang lebih lebar (disorot dengan warna kuning terang) muncul. (c) Hasil simulasi PIC satu dimensi untuk intensitas cahaya yang berbeda setelah menetapkan rasio kerapatan plasma awal terhadap kerapatan kritis efektif dengan posisi pita sandi EIT yang diberikan oleh model. (d) Hasil simulasi PIC dengan posisi passband yang diberikan model untuk pengaturan intensitas cahaya dan kepadatan berbeda.
Gambar 3: Evolusi intensitas sinyal gelombang Stokes (garis biru, sumbu kiri), gelombang Stokes terbalik (garis hitam, sumbu kiri) dan gelombang pompa (garis merah, sumbu kanan) sehubungan dengan posisi spasial, dengan plasma seragam didistribusikan dalam interval 10λ0 < x < 30λ0 untuk kondisi awal. (Plot (a)-(c) memiliki intensitas cahaya yang sama dan kepadatan awal yang berbeda. (Plot (d) memberikan hasil simulasi untuk kasus relativistik lemah, yang konsisten dengan kesimpulan penelitian sebelumnya.
