On O-X mode conversion in 2D inhomogeneous plasma with a sheared magnetic field
A Yu Popov
研究了剪切磁场约束下二维非均匀平板模型中等离子体中寻常波向非常波的转换。
The conversion of an ordinary wave to an extraordinary wave in a 2D inhomogeneous slab model of the plasma confined by a sheared magnetic field is studied analytically.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Drift-Alfven instabilities of a finite beta plasma sheared flow along a magnetic field with inhomogeneous ion temperature
本文研究了具有可比的非均匀离子温度和均匀电子温度的有限β等离子体在磁场排列（平行）剪切流中的漂移-阿尔芬不稳定性。在数值求解静电势和电磁势方程组的基础上，定量地讨论了不稳定性的发展。结果发现，占电磁离子动力学响应，这通常被忽略了在现有的讨论中的漂移阿尔芬不稳定性的稳定等离子体，揭示了新的漂移阿尔芬不稳定性驱动的离子温度梯度，流速剪切，和离子朗道阻尼的耦合作用。激发的不稳定波具有沿磁场方向的相速度和离子的热速度，以及与频率相当的增长率。
Non-modal kinetic theory of the stability of the compressed-sheared plasma flows generated by the inhomogeneous microscale turbulence in the tokamak edge plasma
本文发展了托卡马克边缘等离子体中由非均匀微湍流产生的二维压缩-剪切中尺度流稳定性的非模态动理论，推导出控制静电势Fourier模的积分方程，并揭示了动理学漂移不稳定性中电势随时间非模态转变为零频胞状扰动。
Mode conversion in cold low-density plasma with a sheared magnetic field
提出了一种理论，描述了两个电磁模式在冷低密度等离子体中的相互转换，特别是在离子响应可以忽略不计的高频极限。与经典的（Landau-Zener型）模式转换理论不同，低密度等离子体中的共振耦合区域并不一定很窄，因此耦合矩阵不能用一阶泰勒展开式近似，初始条件的设置也不同。对于强磁剪切的情况下，一个简单的方法被确定为准备一个双模波，使其转化为一个单模波进入高密度等离子体。该理论可用于聚变等离子体波功率输入的简化模型。特别是，应用设想仿星器的研究，其中两个电磁模式附近的等离子体边缘的相互转换是一个已知的问题。
The nonmodal kinetic theory of the macroscale convective flows of magnetized plasma, generated by the inhomogeneous microturbulenc
本文提出磁化等离子体中由非均匀微观湍流产生的大尺度压缩剪切对流流动的非模态动力学理论，基于两尺度方法求解Vlasov-Poisson方程组，涵盖流动形成、反作用及等离子体响应。
In this paper, we develop the kinetic and hydrodynamic theories of the convective mesoscale flows driven by the spatially inhomogeneous electrostatic ion cyclotron parametric microturbulence in the pedestal plasma with a sheared poloidal flow. The developed kinetic theory predicts the generation of the sheared poloidal convective flow, and of the radial compressed flow with radial flow velocity gradient. The developed hydrodynamic theory of the convective flows reveals the radial compressed convective flow as the dominant factor in the formation of the steep pedestal density profile with densi…
On O-X mode conversion in a cold magnetized 2D inhomogeneous plasma in the electron cyclotron frequency range
本文导出了一组简化的偏微分波动方程，该方程适用于转换层靠近O模截止面的情况，并考虑了磁场的二维不均匀性，且不限制环向和磁场方向之间的夹角。给出了导出方程组的解的积分表示。对于O模截止面与X模截止面夹角较小的特殊情况，得到了电场分量和转换系数的显式表达式，并详细讨论了其性质。
Invariant imbedding theory of mode conversion in inhomogeneous plasmas. II. Mode conversion in cold, magnetized plasmas with perpendicular inhomogeneity
本文将非均匀介质中耦合波传播的不变量嵌入理论的一个新版本应用于冷、磁化和分层等离子体中高频电磁波到静电模的模式转换。考虑了外加磁场垂直于非均匀性方向且电子密度分布为线性的情况。得到了非均匀等离子体中模式转换系数、反射率以及波电场和波磁场分布的精确结果。详细研究了模式转换现象与外加磁场大小、入射角和波频率的关系。
A current driven electromagnetic mode in sheared and toroidal configurations
托卡马克中的感应电场驱动平行的电子流。在非均匀、有限的β等离子体中，当电子流与离子热速度相当时，电磁陀螺动力学方程的阿尔文模式波解可以变成几乎纯粹增长的扭结模式。使用为动量传输研究开发的新的“低流量”版本的陀螺动力学代码GS 2 [Barnes等人2013 Phys.Rev.Lett. 111，055005]，我们能够模拟感应平行电场对电子分布的影响，以研究电流对稳定性的不稳定影响。我们确定高模式数扭结模式在GS 2模拟和剪切磁几何分析理论进行比较。我们表现出令人放心的协议与分析结果的模式频率和增长率的参数依赖性，以及关于径向模式结构。
Invariant imbedding theory of mode conversion in inhomogeneous plasmas: I. Exact calculation of the mode conversion coefficient in cold, unmagnetized plasmas
这是第一个一系列的文件致力于发展的不变嵌入理论的模式转换在非均匀等离子体。非均匀介质中波传播的不变嵌入理论的一个新版本允许人们精确有效地求解各种耦合波方程，即使在边界处和非均匀介质内部材料参数不连续变化的情况下也是如此。本文将不变嵌入方法应用于最简单的模式转换，即在冷的非磁化等离子体中将$p$极化电磁波转换为静电模。精确计算了线性和抛物线等离子体密度分布的模式转换系数和场分布，并与前人的结果进行了定量比较。
Exact hybrid-Vlasov equilibria for sheared plasmas with in-plane and out-of-plane magnetic field
混合Vlasov-Maxwell方程组适用于描述质子动力学尺度或更大尺度的磁化等离子体。一个精确的固定的解决方案是通过重温以前的结果与均匀密度剪切流，平行或垂直于均匀磁场，并通过适应的解决方案的混合弗拉索夫-麦克斯韦模型。通过对温度各向异性、旋向性和热通量的分析和数值研究，定量表征了平衡分布函数。在这两种情况下，在剪切区，速度分布显着偏离当地的热力学平衡。通过对混合Vlasov-麦克斯韦方程组的数值模拟，比较了通常的“类流体”平衡移动麦克斯韦解和精确定态解的时间行为.这些混合平衡态可以作为无扰状态用于许多涉及剪切流的问题，例如非均匀背景中的波传播和Kelvin-Helmholtz不稳定性的发生。
The nonmodal kinetic theory for the electrostatic instabilities of a plasma with a sheared Hall current
发展了以剪切模方法或所谓的非模方法为基础的霍尔电流驱动的剪切电流速度不稳定性的动力学理论。发展的理论预测，在霍尔等离子体与非均匀电场，单独的空间傅立叶模式的扰动是确定的框架对流等离子体组件之一。由于霍尔等离子体中的离子流和电子流的不同剪切，该模式被第二分量感知为具有随时间变化的波数的多普勒频移连续剪切模式。由于这种效应，等离子体组分的相互作用形成了非模态的时间相关过程，这应该作为初值问题来研究。所开发的方法适用于流体动力学修改的双流不稳定性和动力学离子声不稳定性的等离子体剪切霍尔电流与匀速剪切的线性初值问题的解决方案。这些解揭示了流速的均匀部分是导致不稳定性模态演化的原因，而流速剪切是非模态不稳定性发展的根源，其指数随时间增长为$\sim\left(t-t_0\right)^3$ .
The interaction of a high-frequency laser with plasma in the presence of an inhomogeneous external magnetic field has been studied here with the help of Particle-In-Cell simulation. It has been shown that laser enters inside the plasma as an extraordinary wave (X-wave), where the electric field of the wave oscillates perpendicular to both external magnetic field and propagation direction, and as it travels through the plasma, its dispersion property changes due to the inhomogeneity of the externally applied magnetic field. Our study shows that the X-wave's electromagnetic energy is converted t…
Ion-kinetic D'Angelo mode
本文考虑了沿磁场的非均匀剪切等离子体流的流体动力学D 'Angelo模在短波长极限的扩展，在短波长极限中流体动力学处理是无效的。我们发现，在这个波长范围内的D'Angelo模被反离子朗道阻尼激发，成为剪切流驱动的离子动力学模。
Exact Nonlinear Decomposition of Ideal-MHD Waves Using Eigenenergies III: Gravity, Generalized Inhomogeneous Quasi-linear PDEs, Mode Conversion, and Numerical Implementation
本研究将此前提出的本征能量分解方法（EEDM）拓展至含重力的非齐次理想MHD情形，给出广义非齐次准线性偏微分方程的分解指引，验证了其测量非线性模式转换的功能，补充了数值应用的相关说明与误差讨论。
The kinetic theory for the cylindrical plasma, produced by the cylindrically symmetric (azimuthal mode number m=0) helicon wave, is developed with accounting for the cylindrical geometry and the radial inhomogeneity of the helicon wave and plasma. This theory reveals macroscale effect of the azimuthal steady rotation of electrons with a radially inhomogeneous angular velocity, caused by radial inhomogeneity of the helicon electric field. It is found that this sheared rotation as well as the electron density and temperature inhomogeneity are responsible for the development of the high frequency…
Non-modal Simon-Hoh instability of a plasma with a shearing Hall current
提出了一种新的研究剪切电流驱动的等离子体不稳定性的非模态解析方法，并将其应用于分析非均匀电场中等离子体的Simon-Hoh（S-H）不稳定性的线性演化.我们发现这种不稳定性，这是完全错过了正常模式分析，但占主导地位的正常模式的增长时，剪切速率的电流速度是上述的增长率的S-H不稳定性与均匀电流的分析强非模态增长。它还包括非模态增长的亚临界扰动，这是抑制等离子体均匀霍尔电流。
Quasioptical modeling of wave beams with and without mode conversion: II. Numerical simulations of single-mode beams
这项工作继续了一系列的文件，我们提出了一个算法的准光学建模的电磁光束模式转换和没有。一般理论在本系列的第一篇论文中报道，其中推导出可能包含一个或多个具有接近群速度的模式的场包络的抛物型偏微分方程。本文给出了相应的程序PARADE（PAraxial RAy DESCRIPTION）及其在真空和非均匀磁化等离子体中单模光束的实验应用。数值计算结果分别与高斯束流光学的解析公式和冷等离子体光线追迹进行了比较。模式转换光束的准光学模拟将在本系列的第三篇论文中报道。
We study the effects of heat flows and velocity shear on the parallel firehose instability in weakly collisional plasma flow. For this purpose we apply an anisotropic 16-moments MHD fluid closure model that takes into account the pressure and temperature anisotropy, as well as the effect of anisotropic heat flux. The linear stability analysis of the firehose modes is carried out in the incompressible limit, where the MHD flow is parallel to the background magnetic field, while the velocity is sheared in the direction transverse to the flow direction. It seems that an increase of the velocity s…
Broadband wide-angle absorption enhancement due to mode conversion in cold unmagnetized plasmas with periodic density variations
本文从理论上研究了在具有周期性空间密度变化的冷、非磁化和分层等离子体中，p偏振电磁波到纵向等离子体振荡的模式转换和相应的共振吸收。我们考虑正弦密度配置，其中模式转换发生的频带很好地包括在一维等离子体光子晶体的传输带内。我们计算模式转换系数，它衡量的电磁波能量吸收到等离子体的分数，和磁场强度的空间分布的波的频率和入射角的不同值，使用模式转换的不变嵌入理论。我们发现，由于模式转换和光子能带结构之间的相互作用，吸收在很宽的频率和入射角范围内大大增强。增强的发生是因为对于传输频带内的频率，波反射被强烈抑制，并且波更深地穿透到非均匀区域中，从而增加了它们到达介电常数消失的许多谐振点的可能性。
Cosmic Alternator for the Onset of Large-Scale Magnetic Fields
研究稀薄无碰撞等离子体中由非热不均匀电子分布引发的大尺度磁场生成机制，提出基于电子压力梯度与剪切磁场的交变磁场重联过程，并阐明其与Biermann Battery的本质区别。
Non-Abelian evolution of electromagnetic waves in a weakly anisotropic inhomogeneous medium
基于对麦克斯韦方程组的量子力学对角化方法，建立了弱各向异性光滑非均匀介质中电磁波的传播理论。运动方程的平移（射线）和内在的（偏振）自由度的从头开始推导。射线方程考虑了光学马格努斯效应（光子的自旋霍尔效应）以及由于介质各向异性而引起的轨迹变化。偏振演化由斯托克斯矢量的进动方程描述。在一般情况下，波的演变原来是非阿贝尔：它是伴随着相互转换的正常模式和周期振荡的射线轨迹类似于电子zitterbewegung。一般理论适用于圆双折射和线性双折射介质中的波演化的例子。
Influence of Specific Energy Inhomogeneity on the CO2 Splitting Performance in a High-Power Plasma Jet
本文研究感应等离子体发生器IPG4射流中比能空间不均匀性对CO2分解的影响，发现非均匀径向分布可显著降低转化率，性能降幅达16%。
Quasioptical modeling of wave beams with and without mode conversion: I. Basic theory
这项工作打开了一系列的文件，我们开发了一个通用的准光学理论模式转换电磁光束在等离子体中，并实现它的数值算法。在这里，介绍了基本理论。本文考虑弱非均匀线性介质中一般的无源准单色多分量波。对于任何给定的色散运营商，管理的波场，我们明确计算的近似运营商，管理的波包络$ψ$的第二阶的几何光学参数。然后，我们进一步简化这个包络算子，假设$ψ$横向于本地群速度的梯度远大于相应的平行梯度。这导致了基于几何光学偏振矢量的$ψ$的抛物型微分方程（“准光学方程”）。标量和模式转换矢量光束描述在同一个立足点。我们还解释了如何将这个模型应用于一般的电磁波。在本系列的下一篇论文中，我们将报道基于这一理论的磁化等离子体中射频波束的准光学模型。
A theory of MHD instability of an inhomogeneous plasma jet
解决了平行磁场中非均匀轴对称等离子体射流的不稳定性问题。在某些条件下，射流边界变得不稳定，相对于磁声振荡（开尔文-亥姆霍兹不稳定性），在射流边界处存在剪切流。由于其内部的不均匀性，等离子体射流具有共振表面，在那里发生等离子体MHD振荡的各种模式之间的转换。在非均匀等离子体中，快磁声波驱动Alfven和慢磁声波振荡，紧密地定位在磁壳层上，在共振表面上。MHD振荡能量在这些共振表面附近被吸收。在射流波导中传播的慢磁声波的本征模的共振面消失。等离子体MHD流动的稳定性取决于边界上剪切流不稳定性机制与波能量耗散机制之间的竞争。在WKB近似下，对于边界为径向坐标上切向不连续形式的等离子体射流，该问题得到了解析解。如果射流中的等离子体流速超过边界处的最大Alfven速度，则Kelvin-Helmholtz不稳定性发展。本文用数值方法研究了具有光滑边界层的等离子体射流的稳定性。已经发现了一种新的“全球”不稳定模式的MHD振荡，这与开尔文-亥姆霍兹不稳定性，存在于任何，但弱，等离子体流速。
Linear mode conversion theory of radio emission from turbulent solar wind plasmas
本文提出一个描述太阳风等离子体中高混杂波与随机密度涨落线性相互作用的新理论数值模型，解析并数值求解 O、X、Z 模式辐射方程，给出辐射率标度律，为分析等离子体频率处电磁辐射效率开辟新途径。
Experimental observation of drift acoustic cnoidal waves in a magnetized plasma
研究在高离子-中性碰撞性磁化等离子体中观测到强背景密度梯度和显著ExB速度剪切下的非线性相干结构，发现漂移声波的高幅密度波动及周期锯齿状波形，通过cnoidal函数描述，为非线性演化和饱和提供新见解。
In present paper, we describe a theoretical model of generation of harmonic emissions of type III solar radio bursts. The goal of our study is to fully take into account the most efficient physical processes participating in generation of harmonic electromagnetic emission via nonlinear coupling of Langmuir waves in randomly inhomogeneous plasma of solar wind ($l+l^{'} \rightarrow t$). We revisit the conventional mechanism of coalescence of primarily generated and back-scattered Langmuir waves in quasihomogeneous plasma. Additionally, we propose and investigate another mechanism that generates …
Tearing Driven Reconnection: Energy Conversion Involving Firehose Kinetic Instabilities (2D Hybrid Möbius Simulations)
本研究利用二维混合Möbius模拟，揭示撕裂驱动磁重联中磁能转化为离子动能和内能的过程，发现加热主要发生在磁岛内，而X点附近能量均分于流动和加热，且火蛇管不稳定性调节温度各向异性。
We study theoretically mode conversion and resonant overreflection of magnetohydrodynamic waves in an inhomogeneous plane-stratified plasma in the presence of a nonuniform shear flow, using precise numerical calculations of the reflection and transmission coefficients and the field distributions based on the invariant imbedding method. The cases where the flow velocity and the external magnetic field are directed perpendicularly to the inhomogeneity direction and both the flow velocity and the plasma density vary arbitrarily along it are considered. When there is a shear flow, the wave frequen…
Semi-analytical Model of Laser Resonance Absorption in Plasmas
当电磁波斜入射到非均匀高密度等离子体上时，只要电磁波在入射面内极化，并具有沿等离子体电子密度梯度的电场分量，就会被共振吸收。该过程通过线性模式转换成电子等离子体波而发生。本文研究了具有线性电子密度分布的等离子体在临界密度附近对激光的共振吸收。本文采用一种新的半解析模型，用麦克斯韦方程组计算了激光在非均匀等离子体中传播的电磁矢量。然后，评估激光能量的吸收分数，并绘制相对于入射角的曲线。结果表明，该模型可以解释以往的经典近似结果在高密度尺度长度以及报道的数值结果在几乎所有的密度尺度长度。
Dark energy as a battery for magnetic field generation in plasmas
本文提出广义相对论电池机制，证明宇宙学常数主导时空中 Schwarzschild-de Sitter 黑洞远区的等离子体可由暗能量驱动产生种子磁场。
Diffraction of light at lateral inhomogenities is a central process in the near-field studies of nanoscale phenomena, especially the propagation of surface waves. Theoretical description of this process is extremely challenging due to breakdown of plane-wave methods. Here, we present and analyze an exact solution for electromagnetic wave diffraction at the linear junction between two-dimensional electron systems (2DES) with dissimilar surface conductivities. The field at the junction is a combination of three components with different spatial structure: free-field component, non-resonant edge …
Polarization ratios of turbulent Langmuir/$\mathcal{Z}$-mode waves generated by electron beams in magnetized solar wind plasmas
本文通过粒子模拟研究磁化太阳风等离子体中电子束产生的朗缪尔/Z模波偏振比，发现随机密度涨落通过线性模式转换是提高偏振比的关键，为III型射电暴观测提供理论支持。
Plasma Jets and Eruptions in Solar Coronal Holes: a 3D flux emergence experiment
本文详细分析了一个高温快速日冕喷流发射后伴随几次剧烈爆发的三维数值实验。这些事件是通过从太阳内部进入日冕洞的磁通量绳的出现而引发的。我们探讨了新兴的磁主导的等离子体圆顶超越电流片和随之而来的重联模式的演变。一个热的和快速的日冕射流与倒Y形状的产生，显示出与那些经常观察到的EUV和X射线探测器的属性。我们分析了它的3D形状，不均匀的内部结构，以及它的上升和衰减阶段，每个阶段持续约15-20分钟。特别注意的是专门的场线的连接性和重联模式。我们还研究了凉爽和高密度的体积，出现包围出现圆顶。喷流的衰减之后是一个剧烈的阶段，总共有五次爆发。其中第一个似乎遵循剪切拱廊中的系绳切割重联的一般模式，尽管被前面的重联演化所创建的场拓扑所修改。接下来的两次喷发发生在地表强场集中附近和上方。它们显示了一个扭曲的，Ω环状的绳索在高度上扩展，扭曲变成了扭曲，从而暗示了一个扭结不稳定性（可能与环面不稳定性相结合）作为喷发的原因。一个主射流喷射和一些类似于迷你CME的暴力喷发的继承和它们的物理性质表明，这个实验可能提供了一个模型，最近在文献中提出的井喷射流。
Type III radio bursts are radio emissions associated with solar flares. They are considered to be caused by electron beams traveling from the solar corona to the solar wind. Magnetic reconnection is a possible accelerator of electron beams in the course of solar flares since it causes unstable distribution functions, and density inhomogeneities (cavities). The properties of radio emission by electron beams in an inhomogeneous environment are still poorly understood. We capture the non-linear kinetic plasma processes of generation of beam-related radio emissions in inhomogeneous plasmas by util…
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