Pulsed waveguided discharges

Abstract
Microwave discharges in argon gas produced in pulse regime operation with surface waves being carrier waves are studied in a pressure range between 0.1 and 10 Torr. The changes of the shape of the pulses of the total light emission, as an indication for the plasma density, and of the electric field power are registrated along the discharge length. Experimental results on properties of the ionization front (ionization front velocity, rise time of the pulses) and on separation of a solitary-like ionizing wave from the leading edge of the pulses are presented. Their relation to effects of strong ionization nonlinearity responsible for the discharge production in general, is discussed. Development of modulation instability on the stationary part of the pulses is experimentally demonstrated and modelled in terms of the concept of the nonlinear Schrödinger equation. The tendency of the evolution observed to bright soliton formation is associated with effects of weak ionizatioii nonlinearity of a cubic type superimposed on the mechanism of strong ionization nonlinearity.

Résumé
On présente une étude de décharges microondes créées par ondes de surface dans l'argon en régime pulsé. La pression du gaz se situe entre 0.1 et 10 Torr. On enregistre le long de la décharge les changements de la forme des impulsions de lumière qui donne des indications sur la densité du plasma et la puissance du champ électrique. On présente des résultats expérimentaux sur les propriétés du front d'ionisation (vitesse du front d'ionisation, temps de montée des impulsions) ainsi que sur l'écart onde d'ionisation type soliton du front avant de l'impulsion. On discute le rapport entre les effets de forte non-linéarité d'ionisation en général responsables de la production de la décharge. On présente l'évolution d'une instabilité de modulation des parties stationnaires des impulsions mesurée expérimentalement et on la modélise selon l'approche de l'équation non linéaire de Schrödinger. On a constaté la tendance à la formation d'ondes soliton brillantes que l'on associe aux effets de faible non-linéarité d'ionisation du troisième ordre, superposée an mécanisme de forte non-linéarité d'ionisation.