Stimulated Brillouin Scattering of High‐Power Helicon Waves in Longitudinally Magnetized Cubic Piezoelectric Semiconducting Plasmas

Abstract

A detailed analytical investigation is made of the stimulated Brillouin scattering of a high-power helicon pump wave propagating parallel to the applied magnetic field in an n-type cubic piezoelectric semiconducting plasma belonging t o class 43m. A general dispersion relation is obtained by using the hydrodynamic model of a homogeneous, piezoelectric, one-component (electron) semiconducting plasma, and the threshold value of the pump electric fields and the initial growth rates of both the excited modes (i.e., in the cases of left-hand and right-hand circularly polarized modes) well above the threshold are discussed. The analysis is applied to a specific semiconductor, n-InSb a t 77 K, duly irradiated by a high-power helicon wave for numerical estimations. The laser field intensities used are in the range of lo7 to lo1' Wm+ which is assumed to be less than the damage threshold of the InSb crystal. The order of wave amplitude is experimentally feasible.Die stimulierte Brillouinstreuung einer hochenergetischen Helikon-Pumpwelle, die sich parallel zum angelegten Magnetfeld in einem n-leitenden piezoelektrischen kubiechen Halbleiterplasma der Klasse B3m ausbreitet, wird ausfuhrlich analysiert. Eine allgemeine Dispersionsbeziehung wird mittels eines hydrodynamischen Modells eines homogenen, piezoelektrischen, einkomponentigen (Elektronen) Halbleiterplasmas erhalten und es werden der Schwellenwert des elektrischen Pumpfeldes und die Anfangswachstumsraten beider angeregten Moden (fur die FIlle links-und rechts-zirkular polarisierter Moden) weit oberhalb der Schwelle diskutiert. Fur numerische Berechnungen wird die Analyse auf einen spezifischen Halbleiter, n-InSb bei 77K, der stark mit einer hochenergetischen Helikonwelle bestrahlt wird, angewendet. Die benutzten Laserfeldintensitiiten liegen im Bereich von lo7 bis loll W m-2, und es wird angenommen, daR sie niedriger als die Damageschwelle des InSb-Kristalls sind. Die GroOenordnung der Wellenamplitude ist experimentell erreichbar.