Сеточно-лучевая модель и методика расчета поглощения лазерного излучения

Представлена математическая модель поглощения лазерного излучения в лазерной мишени, основанная на сочетании приближений геометрической и волновой оптики, и соответствующий численный алгоритм. Модель предусматривает применение принципов геометрической оптики в области, где показатель преломления плазмы слабо меняется на масштабе длины волны, что позволяет описать рефракцию излучения. Вблизи поверхности "критической плотности", где приближение геометрической оптики заведомо неприменимо, производится переход к волновому приближению. Для этого плазменная среда вблизи приближенно представляется как набор плоских слоев, на которых осуществляется решение одномерного уравнения Гельмгольца. Это позволяет построить простой и достаточно точный метод расчета поглощения и отражения лазерного излучения вблизи поверхности "критической плотности", эффективно учесть зависимость взаимодействия излучения с веществом от направления поляризации и т.д. Разработанная модель адаптирована для реализации в коде радиационной газовой динамики. Представлена численная процедура, основанная на аналитическом решении дифференциальных уравнений, соответствующих оптической "лучевой" модели потока энергии лазерного излучения. Данное решение получено в предположении постоянства квадрата градиента показателя преломления в любой ячейке вычислительной сетки. Приведены оценки скорости сходимости предложенных алгоритмов, полученные в численных экспериментах.