Laboratoire Francis PERRIN
URA CNRS-CEA 2453
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Etude numérique de l'interaction laser-plasma sous dense : de la propagation de l'impulsion au rayonnement émis par les électrons accélérés Thèses ou HDR SPAM
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25/06/2012 à 14h00
Bât 774, Amphi Claude Bloch Orme des Merisiers
Arnaud ANDRE

2518.pdf (2 Ko)

Lors de le la propagation d’une impulsion laser ultra- intense et ultra-brève dans un plasma sous dense une onde de plasma se forme dans son sillage, susceptible d’accélérer des électrons à des énergies élevées sur de très courtes distances. Dans un régime d’excitation extrêmement non-linéaire, connu sous le nom de régime de la bulle, on peut obtenir des faisceaux mono-énergétiques d’électrons relativistes. Si les faisceaux d’électrons issus de l’interaction sont aujourd’hui bien caractérisés, de nombreux paramètres de l’interaction restent inaccessibles, faute de diagnostics adaptés.  Nous avons tenté de répondre à cette problématique au cours de cette thèse, en étudiant à l’aide de simulations numériques comment interpréter le rayonnement issu de l’interaction pour déterminer la dynamique du milieu.



La première partie de l’étude est consacrée aux propriétés du rayonnement des électrons accélérés, qui s’étend jusque dans le domaine des X. L’étude des caractéristiques de l’émission doit pouvoir renseigner sur le mouvement des électrons du milieu et plus généralement sur l’interaction laser-plasma.  Les études menées dans le cadre de cette thèse montrent qu’en effet l’observation du rayonnement permet de déterminer la direction des électrons du faisceau en fin d’accélération, et dans une certaine mesure, leur répartition à l’intérieur du faisceau.



La  deuxième partie concerne  la propagation en milieu sous dense. Le plasma perturbe l’impulsion au cours de sa propagation, modifiant ses caractéristiques spatiales et spectrales.  Nous avons étudié ces effets lorsque le milieu est constitué  d’un gaz d’azote puis d’argon. Nos résultats mettent en évidence  les contributions respectives de l’auto-modulation de l’impulsion ainsi que celle du gradient de densité électronique créé par l’ionisation des gaz dans leurs différents états de charge. L’étude a été poursuivie dans des conditions d’accélération exploitant un gaz plus léger et à plus haute intensité, dans le régime de la bulle. Nous avons identifié l’origine des variations des conditions d’interaction observées dans la première partie.