Plasma q-plate for generation and manipulation of intense optical vortices
光学涡旋是一种光波，其波前围绕其传播轴扭曲，光束中心为零强度。其独特的空间场结构使其具有广泛的应用，包括光通信、量子信息、超分辨显微镜和粒子的多维操纵。然而，光学涡旋的可达强度受到材料电离阈值的限制。这种限制可以通过使用等离子体介质来消除。在这里，我们提出了适当磁化的等离子体的设计，作为一个q板，导致从高强度高斯光束到扭曲光束的直接转换。等离子体中的圆偏振激光束积累了与方位角相关的相移，从而形成扭曲波前。我们的三维粒子模拟显示了极高的功率转换效率。等离子体q板可以在从太赫兹到光域的大范围频率下工作。
2017-11-30 physics.plasm-ph
Tunable Transmissive Metagratings Using Single Layer Cylindrical Plasma Discharges
提出一种基于等离子体放电的单层可重构透射超光栅，通过调谐等离子体频率实现主透射波瓣在-41°、0°和41°间切换，效率高且反射低。
2025-09-26 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Plasma vortices driven by magnetic torsion generated by electric currents in non-magnetic planetary wakes
在非碰撞磁化的天体物理等离子体中，涡旋可以形成，就像Lundin等人（2013年）通过整合金星快车（VEX）航天器的许多轨道数据发现金星等离子体尾流的情况一样。一方面，我们的目的是发展一个理论基础，以解释在非碰撞天体物理等离子体涡旋的发生和形成。另一方面，应用后者来研究金星和火星尾流中的涡度。我们介绍了两个定理和两个推论，这可能适用于任何非碰撞等离子体系统，涉及涡度的电磁变量，如磁场和电流密度。我们还介绍了一个玩具涡模型的唤醒非磁化行星机构。从所提出的定理和模型，并使用VEX和火星全球勘测者（MGS）航天器的磁数据，我们确定在金星和火星的尾流中的旋涡在单个航天器尾流交叉。我们还确定了电流密度和涡度最大值之间的空间重合确认我们的定理和模型的一致性。我们的结论是，在非碰撞磁化等离子体中的涡旋总是与电流，涡旋和电流总是共存。这表明产生这种类型的涡流的机制是电流和磁场之间的相互作用，考虑到由于非零净电荷密度引起的等离子体电流感应磁场，该磁场修改现有的场并且还产生螺旋场配置，该螺旋场配置驱动带电粒子沿着螺旋轨迹。
2021-07-13 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Fluid theory of coherent magnetic vortices in high-beta space plasmas
在地球和土星的磁鞘和太阳风中的原位观测揭示了阿尔文涡旋的存在，它是从流体长度到几个离子长度的尺度范围内的间歇性结构。密度和与之相关的磁场对于较高的等离子体β似乎是可压缩的。到目前为止，只知道不可压缩的阿尔文涡。受空间等离子体观测的启发，我们提出了一个新的高β等离子体中磁涡旋的模型，该模型具有各向异性的温度，可压缩的密度和磁场，其典型的尺寸范围从流体到离子尺度。在磁流体尺度下，我们发现了新的非传播场对准圆柱形单极子和倾斜的传播偶极子。它们的横向磁场和速度波动是一致的，但不是完全相同的，{它们表现出密度和可压缩磁场波动$δn$和$δB_\Vert$局限于涡核内部。在存在热各向异性和声学效应的情况下，它们可能是相关的或反相关的$δn/δB_\Vert={\rm constant}\gtrless 0$ ;沿磁场的速度低于离子热速度的波动总是相关的。在离子或动力学尺度上（具有最小半径$\sim c/ω_{pi}, ρ_{L i}$）{并且在没有声学扰动的情况下}，只有偶极阿尔文涡旋以与流体尺度下的那些涡旋相似的性质存活，除了它们的$δn/n_0$达到$δB_\Vert/B_0$的水平。在动力学尺度上，我们也发现压力平衡的偶极结构，具有有限的平行电场$E_\Vert$和纯压缩磁场扰动。
2020-04-15 physics.plasm-ph
Rotating vortices in two-dimensional inhomogeneous strongly coupled dusty plasmas: shear and spiral-density waves
在强耦合区，尘埃等离子体实验可以很容易地进行。在我们之前的工作[Phys. Plasmas 21，073705（2014）]中，我们数值研究了具有恒定密度的等离子体，并观察到来自旋转涡旋的横向剪切（TS）波。实验室尘埃等离子体是均匀等离子体的很好的例子，但异质性（如密度，温度，电荷）可能是由于存在的空隙，不同的领域具有不同的方向，存在的外力，如磁和/或电，大小/电荷不平衡等，在这里，我们研究如何在尘埃等离子体的密度异质性响应于圆形旋转的涡旋单极，即平滑和尖锐的截止。为此，我们在广义流体力学（GHD）流体模型的框架下进行了一系列的二维粘弹性流体模拟。在两种不同密度的不可压缩流体的界面处放置旋转涡。光滑旋转的涡旋导致两件事：第一，密度被拉伸形成螺旋密度波;第二，TS波根据剪切波速径向传播到周围介质中。我们注意到，螺旋密度臂在早期是可分辨的，而后来被模糊了。急剧旋转的涡流产生急剧的剪切流，这反过来又有利于跨界面的开尔文-亥姆霍兹（KH）不稳定性。在GHD系统的这种流动中，所发射的TS波与KH不稳定涡之间的相互作用扭曲了转子周围规则螺旋密度臂的形成
2020-06-08 physics.plasm-ph
Sequential steady state co-rotating dust vortices in sheared streaming plasma
本文进一步系统地扩展了由无界流动等离子体驱动的轴对称环形系统中尘埃云的二维流体动力学模型，使之适用于不同的有界尘埃域纵横比和大范围的运动粘度。这项工作已经证明了惯性和扩散的传输过程之间的相互作用的结构变化的稳定的尘埃流从对称到不对称的性质在较高的雷诺数（Re）制度，其中流动流线变成更圆的结构分叉发生通过一个阈值参数。与许多实验观测结果一致，高度非线性（即，高Re）区域的特征是临界转变为一个新的自相似多个同向旋转涡，以及单一特征尺寸的圆形核心区域，并在边界附近被充满弱涡的强剪切层包围。它进一步揭示了核心区域持续的系统参数在很宽的范围内的非线性制度和其特征尺寸主要是由限制边界之间的最小距离。自相似同向旋转涡旋的阈值参数、涡旋大小、强度和数目主要取决于有界尘埃区域的长宽比。这些非线性的解决方案提供洞察的结构转变和共存的自相似的稳定的同向旋转的尘埃等离子体实验，以及许多相关的复杂的驱动耗散自然流系统的现象。
2018-11-26 physics.plasm-ph
Nonlinear resonances generate large-scale vortices in the phase space in plasma systems
众所周知，共振现象会破坏绝热不变性，导致混沌和混合。本文证明了非线性波-粒子共振相互作用可能导致相空间中大尺度相干结构的出现。由于共振上的非线性散射引起的漂移和共振中的捕获（捕获）的组合作用产生了涡旋状结构，其中粒子加速和减速的区域被宏观地分离。同时，非线性散射也产生扩散，导致涡旋周围的混合和均匀化。
2018-06-06 physics.plasm-ph
Formation of global vortices in a dusty plasma cylinder
本文研究了有界圆柱定向等离子体中与活性尘埃有关的超低频模式。这里假设所有等离子体粒子的流动沿着轴向坐标，其中速度梯度被设置为沿着径向方向。麦克斯韦和非麦克斯韦（Kappa和Carins）尘埃等离子体静电尘埃声学和漂移模式的耦合驱动全球涡旋的形成进行了分析。涡旋解的系数受到超热粒子的强烈影响。这一分析的意义可以从实验室实验和PK-4任务的角度来看。此外，这可能是富有成效的天体物理设置，可以模仿作为一个等离子体在宏观尺度上的圆柱。
2020-11-13 nlin.PS physics.plasm-ph
Collective effects in vortex movements in complex (dusty) plasmas
我们研究的发病和复杂的（尘埃）等离子体中的旋涡的特性，使用二维模拟后，PK-3加实验室建模的设置。少量的微粒最初在空隙周围的单层中自排列。当引入额外的粒子时，由于等离子体力的非零旋度，扩展的涡旋系统发展。我们证明了剪切变稀效应的旋涡。速度结构函数和能量和涡度拟能谱表明，涡流湍流存在的“经典”Kolmogorov型的本质。
2013-10-15 physics.plasm-ph
On annihilation of the relativistic electron vortex pair in collisionless plasmas
与流体动力学涡旋相反，等离子体中的涡旋包含围绕涡旋中心循环的电流，其在内部产生局部化的磁场。利用计算机模拟，我们表明，与涡旋相关的磁场引起的机制的涡旋对在无碰撞等离子体中的耗散，导致快速湮灭的磁场与它的能量转化为快电子，二次涡旋，等离子体波的能量。双涡旋系统能量衰减的两个主要贡献者，即磁场湮灭和二次涡旋形成，由涡旋相对于电子趋肤深度的大小来调节，电子趋肤深度与电子γ因子$γ_e$成比例，即$R/d_e \propto γ_e^{1/2}$。磁场湮灭在弱相对论性涡旋中占主导地位，而在超相对论性涡旋中，二次涡旋的形成是初始双涡系统阻尼的主要途径.
2018-08-04 physics.plasm-ph
Magetostatic amplifier with tunable maximum by twisted-light plasma interactions
具有拉盖尔-高斯（LG）模的激光束携带轨道角动量（OAM），但与等离子体相互作用时，等离子体获得的净OAM基本为零。在这里，我们发现，当在激光传播方向上存在一个小的静磁种子时，势垒将被打破，从而引起从LG激光到等离子体的剧烈OAM转移。因此，等离子体系统中的净OAM将持续增强静磁场，直到相应的电子拉莫尔频率与真空中的激光频率相当。三维粒子细胞（3D-PIC）模拟来证实我们的理论，产生空间均匀，时间稳定和非常强烈的静磁场。
2017-01-03 physics.plasm-ph
Structural transition of vortices to nonlinear regimes in a dusty plasma
本文建立了一个二维动力学模型，分析了处于动力学平衡的方位对称环形系统中的驱动耗散尘埃云的稳态，该系统与背景无界流动等离子体处于动力学平衡。其数值解不仅证实了在线性极限下驱动粉尘涡流的解析结构，而且还显示了粉尘涡流如何受到流动本身的非线性对流的强烈影响。在线性到非线性过渡区$0.001\le {\rm Re} < 50$内研究了各种系统参数，包括外部驱动场和雷诺数（Re）的影响。与各种相关的实验观察一致，在线性区域中围绕中心对称的流动结构开始在非线性区域中变得不对称。尘埃流的平衡结构在非线性区主要受运动粘滞、离子拖曳和中性碰撞等耗散尺度的影响，而在线性区主要受外部驱动场和约束边界的控制.
2018-06-25 physics.plasm-ph
Numerical study of vortices within a background vortex
本研究利用二维理想流体与二维非中性等离子体的类比，通过自适应细化轮廓动力学模拟背景涡旋内涡旋动力学，并与彭宁-马尔姆伯格阱实验对比，发现一致性与差异。
2025-01-17 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
3D woodpile structure tunable plasma photonic crystal
设计、模拟和实验表征了一种三维木堆结构可调谐等离子体光子晶体，工作于电磁波谱的S-X波段。测量结果证实，电磁响应是丰富的动态。通过对木堆等离子体柱的特性进行单独放电控制来实现光子晶体的可重构性，为更好地解决布拉格模式和局部表面等离子体模式之间的相互作用提供了前所未有的机会，这些模式在较低频率的光谱中占据主导地位。实验和模拟都揭示了通过Fano共振耦合布拉格和表面等离子体模式的证据。
2018-10-03 physics.app-ph physics.plasm-ph
A Plasma-Based Approach for High-Power Tunable Microwave Varactors
本文提出一种可调可变电容器，通过垂直磁场调控等离子体电容，实现100MHz范围内的可调性和36pF的电容变化，实验验证了其在特定等离子体电子数密度下的性能。
2026-04-09 physics.plasm-ph
Observation of Kolmogorov turbulence due to multiscale vortices in dusty plasma experiments
本研究在三维尘埃等离子体云的自激涡旋流中实验观测到充分发展的Kolmogorov湍流，通过功率谱和结构函数证实其特征标度律，发现速度梯度分布尾部有轻微偏差，且该现象在多种实验条件下均可复现。
2024-10-29 physics.plasm-ph
Closed field line vortices in planetary magnetospheres
在旋转主导的磁层中，有一个封闭的磁力线围绕行星旋转的区域，也有一个开放的磁力线远离行星的区域，形成磁尾的叶。本文表明，可能有第三个，显着不同的区域，封闭的磁力线形成扭曲的旋涡结构锚定在磁尾。当磁层内有重要的等离子体源，并且等离子体团形成过程的时间尺度远大于行星自转周期时，就会形成这种模式。在旋涡的存在下，Dungey和Vasyliunas循环的作用不同。邓吉流不穿透极冠的中心区域。尾部重连事件是罕见的，从而使等离子体有足够的时间来参与基本上三维涡旋形成的等离子体运动。上述条件都适用于土星。我们在等离子体中发现了类似漩涡的图案，并在土星的磁层中发现了卡西尼号飞船测量的磁场数据。在这些涡旋中旋转的等离子体永远不会到达向阳面，相反，它在磁尾的高纬度地区进行逆行运动。低能等离子体数据表明，所观察到的图案对应于封闭的场线涡。
2023-01-12 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Intense tunable terahertz radiation from phase-matched difference frequency generation in strongly magnetized plasmas
Stanford University（斯坦福大学）
通过强磁化等离子体传播双色激光脉冲，实现高效率产生高强度可调太赫兹脉冲，突破传统非线性晶体的效率和损伤阈值限制。
2026-04-20 physics.plasm-ph
Self-organized multiscale structures in thermally relativistic electron-positron-ion plasmas
本研究针对热相对论性电子-正电子-离子磁化等离子体的自组织问题，发现其自组织态为三重贝尔特拉米态，揭示了热能、正电子密度对本征值性质及自组织结构的影响，可为多尺度涡旋与发电机机制研究提供支撑。
2024-07-12 physics.plasm-ph
Theory of electron and ion holes as vortices in the phase-space of collision-less plasmas
本文提出无碰撞等离子体相空间的类流体描述，通过连续性、动量、压力扩散与涡量方程将电子和离子空穴识别为涡旋，并推导 Schamel 参数关系、复现 schamel-df 方程。
2023-10-30 physics.plasm-ph
Electron Rephasing in a Truncated Tunable Plasma Channel
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
该研究通过实验和模拟表明，在截断等离子体通道中改变通道长度可调控电子束的再相位与加速，从而控制电子能谱形态，为激光尾场加速提供了关键控制参数。
2026-09-30 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Ultrashort high energy electron bunches from tunable surface plasma waves driven with laser wavefront rotation
利用波前旋转（WFR）的超高强度激光脉冲在光栅靶上产生超短超强表面等离子体波（SPW）来加速电子。将智能光栅设计与通过简单的分析建模和粒子单元模拟识别的最佳WFR条件相结合，可以减少SPW持续时间（减少到几个光学周期）并增加其峰值振幅。在相对论的制度，对于$Iλ_0^2=3.4 \times 10^{19}{\rm W/cm^2μm^2}$，这样的SPW被发现加速高电荷（几十个pC），高能量（高达70 MeV）和超短（几fs）的电子束。
2021-01-05 physics.plasm-ph
A compact tunable polarized X-ray source based on laser-plasma helical undulators
激光尾流场加速器由于其加速梯度比传统加速器大三个数量级，具有作为下一代紧凑型辐射源的基础的巨大潜力。然而，这种器件的X射线辐射仍然缺乏可调谐性，特别是强度和偏振分布。本文提出了一种基于等离子体通道引导尾场加速器的螺旋等离子体波荡器的可调谐偏振辐射源。当激光脉冲以倾斜角入射时，激光和被加速的电子经历集体螺旋运动，产生椭圆偏振的类同步辐射，其辐射强度、光谱和偏振态具有灵活的可调性。我们证明，毫米级尺寸和峰值亮度的$2\times10^{19} photons/s/mm^{2}/mrad^{2}/0.1%$带宽的辐射源可以与适当的激光和电子束参数。这种亮度与以类似光子能量运行的第三代同步辐射设施相当，这表明基于激光等离子体的辐射源有希望用于高级应用。
2016-01-26 physics.plasm-ph
Tunable Circularly Polarized Terahertz Radiation from Magnetized Gas Plasma
理论和模拟结果表明，在双色激光驱动器的传输方向上对气体靶施加静磁场，可以产生圆偏振或椭圆偏振的太赫兹辐射。辐射频率由$\sqrt{ω_p^2+{ω_c^2}/{4}} + {ω_c}/{2}$确定，其中$ω_p$是等离子体频率，$ω_c$是电子回旋频率。随着B场的增加，辐射由单周期宽带波形变为连续窄带发射。在高B场情况下，辐射强度与$ω_p^2/ω_c$成比例。B场提供辐射频率、谱宽和场强的可调谐性。
2015-06-27 physics.plasm-ph
A tunable plasma-based energy dechirper
FLASHForward研制了一种可调谐等离子体能量去斜器，用于消除681 MeV电子束团的相关能量扩展。通过聚束与等离子体中激发的尾流场的相互作用，投射能量扩展从1.31 $\%$的半高宽减小到0.33 $\%$，而不降低入射光束的稳定性。在变等离子体密度下的实验结果与解析预测和三维模拟结果吻合较好。$1.8$ ~GeV/mm/m的原理证明去啁啾强度显著超过了竞争性最先进技术所证明的强度，并且可能是未来基于等离子体尾场的自由电子激光和高能物理设施的关键，其中需要去除大的固有啁啾。
2019-01-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Tunable Electron Multibunch Production in Plasma Wakefield Accelerators
同步的、独立可调谐的和聚焦的$μ$ J类激光脉冲被用于通过电子束驱动的等离子体波内的光电离来释放多个电子布居。通过改变实验室框架中的激光焦点和同向移动框架中欠密光电阴极的位置，调整所产生的聚束与其能量之间的延迟。由此产生的多聚束具有超高的质量和亮度，允许迄今为止不可能的聚束配置，例如具有严格分离的能量的空间重叠的聚束群，这为诸如自由电子激光器的光源开辟了新的机制。
2014-03-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
High-Power Tunable Laser Driven THz Generation in Corrugated Plasma Waveguides
研究了超短激光脉冲与微型波纹等离子体波导模相互作用激发太赫兹辐射的问题。轴向波纹波导支持具有适当偏振和亚光速相速度的电磁（EM）模式，其可以与与激光脉冲相关联的有质动力势相匹配，使得显著的THz产生成为可能。这个过程是通过全格式的粒子在细胞（PIC）模拟研究，第一次，模拟等离子体的非线性动力学和激光脉冲的自洽演化的情况下，激光脉冲能量完全耗尽。据发现，所产生的太赫兹的特征在于从通道的横向发射，与光谱，可以是窄的或宽的，这取决于激光强度。一个范围内的现实的激光脉冲和等离子体参数被认为是与最大限度地提高转换效率的光能量到太赫兹辐射的目标。作为示例，具有15 $μm$的光斑尺寸和15 $fs$的持续时间的固定驱动脉冲（0.55 J）在具有$1.4\times10^{18} cm^{-3}$的轴上平均密度的1.5 cm波纹等离子体波导中产生37.8 mJ的THz辐射。
2017-02-20 physics.plasm-ph
Runaway expansion in confined quasi-2D plasmas and vortex fluids
在理想流体中的受限准二维引导中心等离子体和相互作用的线涡系统是具有无限相互作用距离的哈密顿系统的例子。利用涡的热力学极限的标准熵极大化方法，研究了当涡变为无穷小并形成连续场时，具有负比数的亚稳态的存在性。我们发现了亚稳态，并认为这意味着一个失控的反应，导致快速膨胀的一个封闭的等离子体或流体类似的快速崩溃的球状星团在天体物理学。
2010-11-06 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Tunable Epsilon Near Zero Metamaterial with Rotating Obround-Shaped Meta-Atoms
本文提出一种由长圆形截面杆构成的微波ENZ超材料，通过旋转超原子实现等离子体频率26%的可调谐，调谐范围显著优于光学频段天然材料。
2025-06-04 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Two-dimensional spatially resolved measurements of helium metastable densities by tunable diode laser absorption spectroscopy in atmospheric pressure RF plasma jets
本文提出一种无需机械扫描的二维 TDLAS 方法，利用旋转漫射器和远心短波红外成像实现约 10 μm 分辨率的氦亚稳态密度测量，并在射频等离子体射流中验证。
2025-07-28 physics.plasm-ph
Stable Elliptical Vortices in a Cylindrical Geometry
我们表明，在一个二维（2D）理想流体（也适用于准2D非中性等离子体柱在轴向磁场），在有限的磁盘大椭圆涡是稳定的。通过比较椭圆态和对称态的能量来满足一个充分条件，无需动力学特征分析。得到了能量的解析小椭圆展开式和有限椭圆的精确数值。膨胀表明稳定的线性l=2 diocotron模式的大涡旋（或等离子体柱）。对二维欧拉方程进行了数值模拟。它们不仅证实了这一充分条件，而且还表明，稳定性持续到较小的涡尺寸。本文还讨论了Briggs，Daughterson和Levy [Phys.Fluids 13，421（1970）]用本征分析法得到衰减的l=2模的原因。
1998-07-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Clumps in the Resistive-Drift-Wave turbulence
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究通过数值模拟发现，当电子绝热参数较小时，电阻漂移波湍流主导由涡旋构成，涡旋偶极子可远距离传播并捕获等离子体密度，揭示了湍流非局部输运特性。
2026-03-25 physics.plasm-ph
Laser wakefield driven generation of isolated CEP-tunable intense sub-cycle pulses
强烈的超短电磁脉冲源使阿秒脉冲产生、固体中电子运动的控制以及在电子水平上观察反应动力学等应用成为可能。对于这样的应用，高强度和载波包络相位~（CEP）的可调谐性是有益的，但很难获得与现有的方法。在这项工作中，我们提出了一个新的方案，用于产生隔离的CEP可调谐的强烈的子周期脉冲的中心频率范围从中红外到紫外线。它利用强激光脉冲驱动等离子体中的尾流，与长波长种子脉冲共同传播。尾流的移动电子密度尖峰放大种子并形成子周期脉冲。控制种子脉冲的CEP或驱动器和种子之间的延迟导致CEP可调谐性，而频率可调谐性可以通过调节激光器和等离子体参数来实现。我们的2D和3D粒子模拟预测激光到子周期脉冲的转换效率高达1%，从而产生相对论强度的子周期脉冲。
2020-11-17 physics.optics physics.plasm-ph
Dynamics of phase space vortices in Vlasov plasmas with ion scale inhomogeneity : II Chirped frequency drive study
Homi Bhabha National Institute（霍米·巴哈国家研究所）
研究具有离子尺度不均匀性的弗拉索夫等离子体中相空间涡旋动力学，利用 VPPM - OMP 1.0 求解器，在背景 QSIS 不均匀性下研究不同啁啾驱动生成 PSV 的情况，对比均匀情况，观察到多种有趣现象并报告相关分数及响应。
2026-07-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electrostatic Disturbances of Aerosol Atmospheric Plasma: Beaded Lightning
该研究利用玻尔兹曼动力学方程解析推导非均匀等离子体的静电振荡特性，揭示珠状闪电的链式放电由电荷场非单调分布决定，并分裂为蜂窝结构。
2024-02-05 physics.ao-ph physics.geo-ph physics.plasm-ph
Linear stability of magnetic vortex chains in a plasma in the presence of equilibrium electron temperature anisotropy
本文采用简化的流体模型，在强导场和平衡电子温度各向异性的条件下，在二维空间中解析地研究了等离子体中磁涡旋链的线性稳定性。磁涡旋链的建模通过经典的“猫眼”的解决方案和线性稳定性进行了研究，通过分析的第二个变化的保守功能，根据能量Casimir方法。稳定性分析是在以涡的分离面为界的区域上进行的。两种情况下被认为是，对应于垂直平衡离子和电子温度之间的比率远大于或远小于统一，分别。在前一种情况下，平衡流取决于任意函数。如果平衡电子温度各向异性是有界的，从上面和下面，与下限对应的条件，防止消防水龙带不稳定性，达到稳定性。对于给定的平衡流的选择，另一个条件为旋涡的振幅设定了上限。对于冷离子，必须考虑两种子情况。在第一种情况下，平衡对应于速度场与局部阿尔文速度成比例的平衡。稳定性条件意味着：流动幅度的上限，这自动意味着消防水龙带的稳定性，电子温度各向异性的上限和再次的涡旋的大小的上限。第二子情况指的是平衡静电势，其在磁通量表面上不是恒定的，并且所得到的稳定性条件对应于在没有流动的情况下的第一子情况。
2020-07-20 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic "cat eyes" and stabilizing effects of plasma flow
本文将流体力学框架下描述无穷多排全同涡的猫眼定常解推广到具有任意方向不可压缩流动的磁流体动力学平衡方程。扩展的解决方案涵盖了各种平衡，包括一维和二维广义的无力和哈里斯片配置，这是优选的，从那些通常采用的初始状态在重联研究。虽然涡流形状不受磁场的影响，但与平衡非线性相结合的流动通过形成位于猫眼涡流内的压力岛而对等压面产生强烈影响。更重要的是，磁场对齐流的实验融合的相关性和流动剪切有显着的稳定效果，在该地区的压力岛。通过外部轴向（“环形”）磁场增强稳定区域。
2009-01-16 physics.plasm-ph
Dual Mode Operation of a Hydromagnetic Plasma Thruster to Achieve Tunable Thrust and Specific Impulse
本文研究脉冲磁流体等离子体推力器的预填充与气体喷注双模式，通过气体动力学调控磁爆燃/磁爆轰，实现10–55 km/s排气速度、2600–5600 s比冲及最高31 mN推力的可调性能。
2021-03-26 physics.plasm-ph
A dusty plasma model for vortex structure in Jupiter atmosphere
以无限流动等离子体中的静电束缚带电尘埃云为原型，研究了自然界中各种驱动耗散复杂流动系统在木星大气中自组织涡旋的结构变化.使用二维流体动力学模型，稳态流动的解决方案，得到的体积驱动的尘埃云在一个有界域的纵横比为1.5相关的GRS的当前大小和驱动剪切离子流类似的一部分纬向射流流经GRS。这些非线性解揭示了实验室实验中稳定驱动的尘埃环流与木星大气涡旋之间的许多相似特征。从连续的结构变化开始，围绕GRS和白色椭圆的均匀涡度的静止内部的高速领环的持久性被解释为与运动粘度而不是驱动场相关的内部性质的变化的结果。这一分析也揭示了驱动场、边界和动力学参数在决定木星大气中涡旋的特征大小、强度、环流方向和漂移以及自然界中其他相关的驱动耗散流系统中的作用。
2018-11-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamics of phase space vortices in Vlasov plasmas with ion scale inhomogeneity : I Constant frequency drive study
Homi Bhabha National Institute (HBNI)（霍米·巴巴国立研究所）
研究具有离子尺度不均匀性的弗拉索夫等离子体中相空间涡旋动力学，用VPPM - OMP 1.0求解器模拟，通过低振幅电场驱动创建QSIS不均匀性，观察离子俘获粒子不稳定性、模式转变等，施加EA扰动确定响应并报告关键观察结果。
2026-07-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electron energization in upstream of collisionless electron/ion shocks produced by interpenetrating plasmas
本文讨论了相对论e/i激波上游区的电子碰撞机制。通过粒子模拟，我们证明了电子与增强的电场和磁场的磁涡旋（MV）的相互作用可以获得大量的能量在相互作用过程中。MV是在相对论电子-离子激波的上游区域自产生的。
2020-06-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Generation of sub-ion scale magnetic holes from electron shear flow instabilities in plasma turbulence
本研究通过全动力学二维等离子体湍流模拟，揭示了地球磁鞘环境中亚离子尺度磁洞由电子剪切流经电子开尔文-亥姆霍兹不稳定性生成的机制，其特征与观测及过往研究相符。
2023-06-09 physics.plasm-ph
Controlled Injection in a Laser Plasma Accelerator via an Optically Generated Waveguide Constriction
本文提出收缩波导注入的全光学方案，在等离子体波导内原生构建高度可调谐的受控注入结构，并通过端到端模拟验证了以1 J激光能量产生1.1 GeV、10 pC、0.35%能量散度的高质量电子束，为应用型激光等离子体加速器提供精细调控手段。
2024-10-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlled Betatron X-Ray Radiation from Tunable Optically Injected Electrons
激光等离子体加速器中产生的Betatron X射线辐射特性与辐射源中的相对论电子的性质密切相关。虽然在相互作用制度探索以前的来源是由性质不稳定的，电子束的波动后，我们在这封信中证明的可能性，以产生X射线Betatron辐射与控制和可重复的功能，允许其性能的精细研究。为此，Betatron辐射使用来自具有碰撞脉冲注入的激光等离子体加速器的具有可调能量的单能电子产生[J.Faure等人，Nature（London）444，737（2006）]。所提出的研究提供了电子和X射线之间的相关性的证据，所获得的结果打开显着的前景走向生产一个稳定的和受控的飞秒Betatron X射线源在千电子伏范围内。
2011-12-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The two-stream instability generation around Moon: Effect of Interplanetary Magnetic Field during Solar Wind - Lunar Plasma Interaction
Vikram Sarabhai Space Centre（维克拉姆·萨拉巴伊太空中心）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences（阿亚玻陀 observational 科学研究院）；Banaras Hindu University（贝拿勒斯印度教大学）
研究太阳风与月球电子等离子体相互作用中，行星际磁场对双流不稳定性增长率的调制作用，通过理论推导和粒子模拟揭示了磁场增强导致增长率先快后慢的非线性行为。
2026-05-22 physics.plasm-ph
Anticorrelation between Ion Acceleration and Nonlinear Coherent Structures from Laser-Underdense Plasma Interaction
在激光等离子体实验中，我们观察到，离子加速从库仑爆炸的等离子体通道由激光钻孔，被阻止时，多个等离子体不稳定性，如双折射和软管，和非线性相干结构（涡/后孤子）出现在一个超短激光脉冲的尾迹。纵向等离子体密度斜坡的剪裁使我们能够控制这些不稳定性的发生。我们推断，在我们的条件下，当等离子体在临界密度的10%左右时呈现出250 μm量级的梯度（高斯拟合），从而阻碍了加速时，激光脉冲被耗尽到这些结构中。一个有前途的实验装置与长脉冲的证明，使激发一个孤立的相干结构的偏振测量，并在进一步的观点，离子等离子体加速效率的参数研究。
2011-10-26 physics.plasm-ph
Ultra-high-gain water-window X-ray laser driven by plasma photocathode wakefield acceleration
基于等离子体尾场加速器产生的超亮电子束，通过端到端模拟实现水窗波段紧凑、稳健且可调谐的X射线激光，利用等离子体光阴极释放超低发射度束流，调节电荷平衡空间电荷力以降低能散，实现超高增益、波长可调、飞秒级光子脉冲，产生毫焦至吉瓦级激光脉冲，推动相干软X射线辐射普及。
2025-07-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quantumlike description of the nonlinear and collective effects on relativistic electron beams in strongly magnetized plasmas
对强纵向磁场作用下相对论电子/正电子束在等离子体中的自相互作用进行了数值分析。在过密区等离子体尾流场论的范围内，横向束流-等离子体动力学由热波模型提供的长束流极限下的类量子Zakharov方程组描述。在束斑尺寸远大于等离子体波长的极限情况下，Zakharov系统被简化为二维Gross-Pitaevskii型方程，其中陷阱势阱是由于外部磁场。预言了涡旋、“束晕”和非线性相干态（2D孤子）。
2011-08-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Single-Cycle High-Intensity Electromagnetic Pulse Generation in the Interaction of a Plasma Wakefield with Nonlinear Coherent Structures
在无碰撞等离子体中，相干非线性结构（如子周期孤子、电子涡旋和尾流朗缪尔波）与强尾流波的相互作用可以用来产生超短电磁脉冲。相干非线性结构的电磁场被入射尾波的电子密度调制部分反射，形成单周期高强度电磁脉冲。由于多普勒效应，该脉冲的长度比相干非线性结构的脉冲的长度短得多。这个过程是用二维粒子模拟来说明的。所考虑的激光等离子体相互作用制度，可以在今天的实验中实现，并可用于等离子体诊断。
2005-11-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Quasi-monoenergetic Laser-Plasma Positron Accelerator using Particle-Shower Plasma-Wave interactions
建立了厘米级激光等离子体正电子全光加速器模型，用于产生超相对论能量可调的准单能光束。这里阐明的一个新原理描述了捕获发散正电子，这些正电子是激光驱动的电磁簇射的一部分，具有大的能量扩展，并且它们在激光驱动的等离子体波中加速成准单能正电子束。使用分析和Particle-In-Cell模拟证明了这一原理，在这里定义的限制下，现有的激光器可以加速数百MeV pC准单能正电子束。通过提供一个负担得起的替代更大规模的射频加速器，这种紧凑的正电子加速器开辟了新的研究途径。
2018-04-18 physics.acc-ph physics.app-ph physics.comp-ph
