Propagation d’une impulsion laser intense dans un plasma sous-dense : creusement de canal et diffusion Raman stimulée
Auteur / Autrice : | Alexandre Friou |
Direction : | Didier Bénisti |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique des plasmas |
Date : | Soutenance le 21/11/2012 |
Etablissement(s) : | Paris 11 |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne ; 1998-2015) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (Arpajon). Direction des application militaires Île-de-France |
Jury : | Président / Présidente : Julien Fuchs |
Examinateurs / Examinatrices : Didier Bénisti, Julien Fuchs, Stefan Hüller, Stephan Brunner, Claude Deutsch, Erik Lefebvre | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Fuchs, Stefan Hüller |
Mots clés
Résumé
Cette thèse se décompose en deux parties : i) l’étude du creusement d'un canal dans un plasma sous-dense (0.1nc<n<nc, nc étant la densité critique) de plusieurs centaines de microns par une impulsion laser de durée 1-10 ps et d'intensité 10^18 à 10^20 W/cm² ; ii) les mécanismes de saturation de la diffusion Raman arrière stimulée d'une impulsion laser de durée ps et d'intensité 10^14 à 10^16 W/cm². Le creusement d’un canal plasma par un laser très intense a fait l’objet d’une étude paramétrique à l’aide d’un code PIC (Particle In Cell) 2D. On obtient différents types de canaux en fonction des paramètres du laser et du plasma, reproduisant ainsi et élargissant des résultats précédent. De plus, la vitesse de creusement du canal a été mesurée, et des lois d’échelle ont été établies pour les plasmas homogènes. Elles sont ensuite appliquées à des plasmas inhomogènes, du type de ceux rencontrés lors de la fusion par confinement inertiel (FCI). Cela permet de prévoir l’énergie nécessaire pour creuser un canal jusqu’à la densité critique, étape importante de la FCI par allumage rapide. La saturation du Raman a été étudiée d'un point de vue numérique, pour déterminer si la cause de la saturation était due au déphasage ou à la croissance d'une onde satellite (« sideband »), en utilisant diverses approches. La première est de regarder les résultats de simulations Raman (donc électromagnétiques) à partir de codes cinétiques PIC et Vlasov. La deuxième, consiste à regarder ce qui se passe lorsque l'on initialise un plasma avec une fonction de distribution issue de la théorie adiabatique à l'aide d'un code Vlasov (donc dans une version purement électrostatique). Dans ce cas, on observe bien la croissance d'une onde satellite, dont le nombre d'onde dominant, ainsi que le taux de croissance sont en bon accord avec ce que l'on observe dans les simulations cinétiques. Au final, la saturation de l’onde plasma peut être causée par les deux mécanismes de saturation.