Interaction d'impulsions laser ultra-courtes et ultra-intenses avec des plasmas sous denses

• Auteur / Autrice : ANDREI SOLODOV
• Direction : Patrick Mora
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Résumé

Differents aspects de l'interaction d'une impulsion ultra-courte et ultra-intense avec un plasma sous-dense ont ete etudies analytiquement et numeriquement. Ces etudes presentent un interet pour l'acceleration laser de particules dans les plasmas, les lasers a rayons x, la generation d'harmoniques d'ordre eleve, le concept d'allumeur rapide pour la fusion par confinement inertiel. On a utilise le code particulaire relativiste wake developpe precedemment a l'ecole polytechnique. Ce code a ete modifie au cours de la these pour traiter le mouvement des ions, pour calculer des trajectoires d'electrons tests, et pour inclure des diagnostics divers sur les champs et les particules. Les sujets traites dans cette these sont les suivants : l'acceleration de photons dans le sillage d'une impulsion laser courte et intense, la vitesse de phase de l'onde plasma dans le sillage d'une impulsion laser auto-modulee, la canalisation relativiste d'impulsion laser de duree de l'ordre de la periode plasma, la dynamique ionique dans le sillage, le deferlement. Enfin on a simule 3 experiences de propagation d'onde laser et d'acceleration d'electrons. Voici les principaux resultats de la these : la reduction de la vitesse de phase de l'onde plasma dans le cas d'une impulsion laser auto-modulee ne joue que dans le cas d'un canal preforme pour le guidage de l'onde laser. On a trouve des structures self-similaires pour decrire le guidage relativiste d'une impulsion courte dans un plasma. On a demontre la propagation auto-guidee d'impulsion initialement gaussiennes de quelques periodes plasma. On a montre que la force ponderomotrice de l'onde plasma excitee par l'impulsion laser forme un canal et le deferlement dans ce canal a ete analyse en detail. Les efficacites de l'acceleration d'electrons dans le champ laser et dans l'onde plasma ont ete comparees. Le decalage en frequence d'une sonde se propageant dans le sillage plasma a ete etudie dans des conditions correspondant a des experiences actuelles.