Etudes numériques de l’interaction laser plasma en champ intermédiaire sur le Laser Mégajoule

Contexte :

Dans les expériences de Fusion par Confinement Inertiel (FCI) réalisées sur le Laser Mégajoule (LMJ) au CEA, des faisceaux lasers intenses traversent une cavité remplie de gaz. Aux niveaux d’éclairement considérés (>1E15 W/cm²), ce gaz est rapidement ionisé. Les faisceaux se propagent ainsi dans le plasma formé et sont soumis à différentes instabilités néfastes pour réaliser la fusion. Des techniques dites de lissage optique ont ainsi été proposées pour tenter de supprimer ou réduire ces instabilités. Elles consistent à briser les cohérences spatiales et temporelles des impulsions lasers afin que les longueurs et temps caractéristiques du faisceau laser soient plus petits que ceux requis pour le développement des instabilités. La brisure de la cohérence spatiale est réalisée par une lame de phase qui va répartir l’énergie laser en une multitude de grains de lumière appelés points chauds. La brisure de cohérence temporelle s’effectue en élargissant le spectre et en dispersant chacune des fréquences grâce à un réseau. La connaissance des caractéristiques des points chauds (largeur, longueur, contraste, temps de cohérence, vitesses …) est importante pour prédire le niveau des différentes instabilités et celles-ci peuvent évoluer en fonction du temps et au cours de la propagation des faisceaux.

Objectif :

Par souci de simplicité, les instabilités se développant lors de l’interaction laser-plasma sont le plus souvent étudiées dans des cas idéaux (plasma homogène) et autour du point de focalisation des faisceaux lasers. Or dans les expériences de FCI réalisées sur le LMJ, les faisceaux sont focalisés près du trou d’entrée laser de la cavité qui a une longueur d’environ 1 cm. Des instabilités peuvent donc se produire à la fois en amont du meilleur foyer (dans le plasma créé par l’explosion de la fenêtre) et aussi et surtout en aval de celui-ci (assez loin à l’intérieur de la cavité). Le but de ce stage est d’étudier comment le développement de certaines instabilités peut varier lorsqu’il se produit loin du meilleur foyer du faisceau laser. Les instabilités de propagation (autofocalisation, diffuson Brillouin vers l’avant) et la rétrodiffusion Brillouin seront plus particulièrement étudiées. Le travail sera réalisé grâce à de nombreux outils de diagnostics et à des codes numériques développés par notre laboratoire.

CENTRE

DAM – Île-de-France
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CONTACTS

RIAZUELO Gilles
Gilles.Riazuelo@cea.fr
BERGÉ Luc
Luc.Berge@cea.fr