Contexte :

Les lasers de puissance dédiés à la réalisation de l’ignition en laboratoire, c’est-à-dire l’obtention d’une production d’énergie par réactions de fusion supérieure à l’énergie investie pour la produire, sont rendus partiellement incohérents par différents procédés. Ces techniques dites de lissage optique sont nécessaires pour garantir la propagation des lasers dans le milieu plasma qu’ils traversent. En effet, des instabilités se développent durant leurs parcours, conduisant à une perte d’énergie par rétrodiffusion ou à une dégradation de la propagation. La croissance des instabilités nécessite le dépassement d’un seuil en intensité, très vite atteint dans les configurations envisagées, ainsi qu’une certaine cohérence spatio-temporelle pour que l’instabilité se développe. Le lissage optique permet partiellement d’atteindre ces objectifs en introduisant une incohérence spatiale et temporelle. Par ailleurs, le lissage optique nécessite un élargissement spectral qui peut nuire au bon fonctionnement de l’installation en général : apparition de modulations d’amplitude importantes, perte de rendement. Mais d’autres techniques, comme l’utilisation de deux polarisations, permettent de limiter les instabilités laser-plasma (ILP) lorsqu’elles sont mise en oeuvre seules ou en complément d’une autre méthode. Ainsi, il est important de trouver les bons compromis entre performance laser et réduction des ILP.

Objectif du post-doctorat :

Toutes les expériences réalisées sur les différentes installations laser existantes ont démontré une réduction des ILP par les différentes techniques de lissage optique envisagées, ainsi que l’effet bénéfique du cumul de ces techniques. Cependant, les raisons pour lesquelles le lissage est efficace restent marginalement connues. Dans le cadre de ce travail postdoctoral, nous cherchons à déterminer ces raisons ainsi que les conditions plasma favorisant cette efficacité. Pour ce faire, deux codes de propagation laser 3D dédiés seront utilisés, l’un servant à la modélisation du champ optique et le second à modéliser l’interaction du champ avec le plasma, en particulier la diffusion Brillouin stimulée. Ce travail permettra de mieux choisir les paramètres du lissage optique afin d’améliorer les performances de l’installation Laser Mégajoule (LMJ) du CEA, tout en assurant une limitation des instabilités.

Contact :

Pascal LOISEAU – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00
Denis PENNINCKX – CEA/Cesta – BP 2 – 33114 LE BARP – 05.57.04.40.00