Acceleration de particules dans un plasma par une onde de sillage provoquee par une breve impulsion laser de forte intensite

Acceleration of particles in plasma which is induced by a short and large irradiance laser pulse

• Auteur / Autrice : DENIS TEYCHENNE
• Direction : Jean-Louis Bobin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans cette these, nous etudions l'onde plasma relativiste de grande amplitude et l'acceleration de particules produite dans une telle structure. En effet, le passage d'une courte impulsion laser (inferieure a 1 picoseconde. ) de forte intensite (superieure a 10#1#8 w/cm#2) dans un plasma sous-critique genere immediatement derriere celle-ci, une onde plasma de grande amplitude appelee onde de sillage. Cette derniere possede deux caracteristiques importantes pour l'acceleration: un champ electrique intense (entre 10 et 100 gv/m) et une vitesse de phase proche de celle de la lumiere. La premiere partie est consacree aux proprietes de l'onde de sillage qui est engendree par les forces ponderomotrice de l'impulsion laser. L'analyse theorique detaillee des parametres physiques (champ et potentiel electrique, modulation de densite, longueur d'onde, longueur optimale de l'impulsion, conditions de deferlement et transfert d'energie entre le plasma et l'impulsion laser) est effectuee avec un profil rectangulaire et avec un eclairement laser et une densite de plasma quelconques. On compare les avantages et les inconvenients de l'effet de sillage et du battement d'ondes. Une etude numerique est egalement realisee avec un profil en energie de l'impulsion plus realiste (sinus-carre). Elle permet de quantifier, d'une part, l'influence des eclairements laser et d'autre part, l'impact de la longueur de l'impulsion sur l'onde de sillage. La deuxieme partie presente l'acceleration de particule dans une onde plasma relativiste. Dans un premier temps, on calcule rigoureusement les longueurs d'acceleration d'une particule test piegee dans une onde plasma sinusoidale ou dans une onde plasma non-lineaire. Puis, dans un deuxieme temps, on determine le meilleur compromis entre le gain d'energie des particules et la longueur du plasma