Etude du sillage laser : application a l'acceleration d'electrons

par FABIEN DORCHIES

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de FRANCOIS AMIRANOFF.

Soutenue en 1998

à l'EP .

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  • Résumé

    Dans le but d'accelerer des particules chargees avec des champs electriques superieurs aux limites actuelles des cavites acceleratrices conventionnelles (de l'ordre de 100 mv/m), plusieurs mecanismes utilisant une onde plasma electronique excitee par la force ponderomotrice d'une impulsion laser intense ont ete proposes. Parmi ceux-ci, le sillage laser semble le plus prometteur : une impulsion laser ultra-courte (< 1 ps) et ultra-intense (> 10#1#7 w. Cm##2) se propageant dans un plasma sous-dense (de l'ordre de 10#1#7 electrons par cm#3), excite dans son sillage une onde plasma electronique de forte amplitude. Le champ electrique longitudinal associe a cette onde peut etre tres eleve et accelerer efficacement des electrons injectes. Cette these presente une etude experimentale de ce mecanisme. Dans un premier temps, l'onde plasma excitee par sillage laser a ete mesuree optiquement en utilisant le diagnostic d'interferometrie frequentielle. Cette premiere serie d'experiences a permis de montrer la validite de la theorie lineaire du sillage dans un regime fortement radial, jusqu'a une amplitude relative de l'ordre de 100%. Une experience a ete concue et etudiee dans un regime longitudinal. Lors d'une autre experience, des electrons ont ete injectes dans l'onde plasma. Des electrons acceleres par un champ de l'ordre de 1 gv/m ont ete observes. A nouveau, la theorie lineaire du sillage permet de rendre compte des resultats observes. Cette experience a notamment montre l'influence des champs electriques radiaux associes a l'onde plasma sur la qualite de l'acceleration. Cette acceleration est limitee par la longueur sur laquelle existe l'onde plasma, c'est a dire par la longueur de rayleigh du faisceau laser. Un moyen d'augmenter le gain d'energie des electrons est de guider l'impulsion laser intense sur de plus grandes longueurs. Dans cette optique, une premiere experience de guidage dans un capillaire dielectrique creux a ete realisee.


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  • Détails : 266 P.
  • Annexes : 76 REF.

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