Etude theorique et numerique de l'influence du lissage optique sur la filamentation des faisceaux lasers dans les plasmas sous-critiques

• Auteur / Autrice : GILLES RIAZUELO
• Direction : Guy Bonnaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Cette these, etroitement liee aux projets de laser megajoule (nif aux usa et lmj en france), concerne la propagation anormale des faisceaux laser dans les plasmas sous-critiques dont la traversee est a l'origine de couplages d'ondes instables. Le travail a consiste a etudier, plus particulierement, l'instabilite de filamentation qui peut conduire a l'amplification de toute inhomogeneite d'eclairement en des filaments de lumiere beaucoup plus etroits et intenses. Cela nuit a l'uniformite d'irradiation recherchee et peut, par l'augmentation de l'eclairement dans les points chauds, favoriser le developpement de processus non-lineaires tels que les retrodiffusions raman et brillouin qui provoquent la perte d'une fraction notable de l'energie incidente. Dans les projets de grand laser, le controle de la filamentation sera effectue au moyen d'une technique de lissage spatio-temporel qui consiste a briser a la fois les coherences spatiale et temporelle de l'impulsion laser. Nous avons choisi un modele ou la propagation de l'onde laser est resolue dans le cadre de l'approximation paraxiale et est couplee a une equation d'onde sonore qui gere la dynamique du plasma. Un code numerique tridimensionnel a ete developpe dans le but de mener cette etude. La modelisation des sources lasers lissees y a ete introduite. Les simulations ont permis de montrer qu'un lissage purement spatial serait capable de supprimer toute filamentation si on pouvait suffisamment reduire la taille du grain dans la tache focale. Cela etant technologiquement impossible, l'etude de l'aspect temporel du lissage a prouve que la grandeur clef pour la reduction de la filamentation etait le temps de vie du grain. On a aussi pu montrer l'equivalence de performance entre les differentes techniques de lissage a temps de coherence egal. Enfin, l'importance du phenomene d'auto-lissage induit par la propagation a travers seulement quelques centaines de microns de plasma a ete mise en evidence.