Modifications des propriétés de cohérence des faisceaux laser dans les plasmas de fusion par confinement inertiel PDF Download
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Author: Mickael Grech
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Languages : fr
Pages : 242
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Book Description
La fusion inertielle par laser requiert l'utilisation de faisceaux lissés aux propriétés de cohérence contrôlables. Ces faisceaux contiennent une multitude de surintensités : les speckles. Lors de leur propagation dans un plasma, les propriétés de cohérence de ces faisceaux peuvent être modifiées, on parle de lissage par plasma. A haute intensité, des instabilités se développant au sein même des speckles induisent la perte de cohérence. A plus basse intensité, des mécanismes collectifs mettant en jeu plusieurs speckles sont responsable du lissage induit. Cette thèse constitue une étude théorique, numérique et expérimentale de ces mécanismes. La prise en compte du caractère incohérent des faisceaux laser requiert l'utilisation d'outils statistiques pour décrire l'interaction laser-plasma. Un modèle est développé pour la diffusion multiple de l'onde laser sur les fluctuations de densité induites par l'ensemble des speckles. Cette diffusion est responsable d'un élargissement du spectre spatial et temporel de l'onde laser. Elle sert de germe à l'instabilité de diffusion Brillouin stimulée vers l'avant, laquelle induit à la fois un élargissement spectral et un décalage vers le rouge de la lumière transmise. Un modèle analytique est développé pour cette instabilité. Un nouveau critère est établi qui détermine une puissance (sous la puissance critique pour la filamentaion) au delà de laquelle cette instabilité croît fortement. Des simulations numériques réalisées avec le code PARAX est une expérience réalisée sur le laser ALISE confirment la présence importante de ces mécanismes de diffusion vers l'avant à basse intensité et leur rôle dans le lissage induit par plasma.
Author: Mickael Grech
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Pages : 242
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La fusion inertielle par laser requiert l'utilisation de faisceaux lissés aux propriétés de cohérence contrôlables. Ces faisceaux contiennent une multitude de surintensités : les speckles. Lors de leur propagation dans un plasma, les propriétés de cohérence de ces faisceaux peuvent être modifiées, on parle de lissage par plasma. A haute intensité, des instabilités se développant au sein même des speckles induisent la perte de cohérence. A plus basse intensité, des mécanismes collectifs mettant en jeu plusieurs speckles sont responsable du lissage induit. Cette thèse constitue une étude théorique, numérique et expérimentale de ces mécanismes. La prise en compte du caractère incohérent des faisceaux laser requiert l'utilisation d'outils statistiques pour décrire l'interaction laser-plasma. Un modèle est développé pour la diffusion multiple de l'onde laser sur les fluctuations de densité induites par l'ensemble des speckles. Cette diffusion est responsable d'un élargissement du spectre spatial et temporel de l'onde laser. Elle sert de germe à l'instabilité de diffusion Brillouin stimulée vers l'avant, laquelle induit à la fois un élargissement spectral et un décalage vers le rouge de la lumière transmise. Un modèle analytique est développé pour cette instabilité. Un nouveau critère est établi qui détermine une puissance (sous la puissance critique pour la filamentaion) au delà de laquelle cette instabilité croît fortement. Des simulations numériques réalisées avec le code PARAX est une expérience réalisée sur le laser ALISE confirment la présence importante de ces mécanismes de diffusion vers l'avant à basse intensité et leur rôle dans le lissage induit par plasma.
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Languages : en
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Spatial and temporal coherence is a fundamental property of laser beams. This peculiar quality is a problem for laser fusion because it induces spatial non uniformities of the laser intensity in the focal spot and it generates coherent coupling between the electromagnetic laser wave and the plasma waves. In the past many years, it has been shown that laser beam smoothing using different techniques (random phase plate, smoothing by spectral dispersion, polarization smoothing ...) can reduce parametric and hydrodynamic instabilities which are detrimental processes to Inertial Confinement Fusion (ICF). More recently, it has been predicted theoretically and numerically that the laser beam coherence properties can be modified by the propagation of the laser beam through an underdense plasma. Recent experiments with the six-beam LULI laser facility demonstrate the effectiveness of this process through different diagnostics, give insight on its origin, and show some of its consequences on parametric instabilities.
Author: Jean-Philippe Ayanides
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Languages : fr
Pages : 400
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Le principe de la fusion par confinement inertiel consiste à irradier par une multitude de faisceaux laser une micro-cible d'hydrogène, afin de la comprimer pour déclencher une réaction de fusion thermonucléaire. Les lasers très intenses de la prochaine génération (le Mégajoule, pour la France) devraient permettre cela. Mais la compression isotropique et uniforme requise est impossible à atteindre avec un faisccau cohérent, du fait des distorsions de phase aléatoires apparaissant dans les grandes chaines laser. Aussi, des méthodes de lissage ont été mises au point aux USA à Livermore et en France au CEA, reposant sur la destruction partielle de la cohérence spatio-temporelle des faisceaux laser.Cette approche n'est pas sans poser des problèmes à la fois technologiques et théoriques concernant la propagation, l'amplification et la conversion de fréquence de faisceaux partielle-ment cohérents. I1 resulte notamment de la compétition entre les effets non-linéaires d'une part et les phénomènes de dispersion et de diffraction d'autre part, la possibilité pour le faisceau de s'effondrer sur lui-même (autofocalisation) ou encore de générer localement des pics d'intensité très élevée (filamentation). Cette thèse se propose de revisiter la propagation des lasers de puis-sance au travers de la propriété de cohérence partielle, et au moyen d'outils statistiques. Le faisceau laser est considéré comme étant la réalisation d'un processus aléatoire, et sa propagation est modélisée dans l'approximation paraxiale par l'équation de Schrödinger avec non-linéarité cubique. L'étude repose fortement sur l'existence de deux échelles distinctes de variations, une échelle lentement variable correspondant à l'enveloppe du champ et décrite de façon déterministe, et l'échelle des fluctuations microscopiques aléatoires décrite par une sta-tistique initialement gaussienne.
Author: Gianluca Sarri
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Languages : en
Pages : 0
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Author: MARIE-LINE.. BEGUE
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Languages : fr
Pages : 314
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DANS LES REACTIONS DE FUSION THERMONUCLEAIRE, IL EST NECESSAIRE D'AMENER LA MATIERE (UN GAZ DE DEUTERIUM ET DE TRITIUM) A DES CENTAINES DE MILLIONS DE DEGRES. ON FORME AINSI UN PLASMA ENTIEREMENT CONSTITUE DE PARTICULES IONISEES QUE L'ON DOIT ENSUITE CONFINER. POUR CE FAIRE DEUX VOIES SONT ETUDIEES : LA FUSION PAR CONFINEMENT MAGNETIQUE (TOKAMAKS) ET LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL, A LAQUELLE NOUS NOUS INTERESSONS ICI, OU L'ON A RECOURS A DE PUISSANTS FAISCEAUX LASERS POUR COMPRIMER UNIFORMEMENT UNE PETITE BILLE REMPLIE D'UN MELANGE DEUTERIUM-TRITIUM. UN DES PROBLEMES-CLEFS POUR LA REALISATION DU CONFINEMENT INERTIEL EST L'INTERACTION ENTRE LES FAISCEAUX LASERS ET LE PLASMA CREE PAR IRRADIATION. CETTE INTERACTION EST LA SOURCE DE MULTIPLES INSTABILITES DIFFERENTES SELON L'INTENSITE DU LASER ET LA DENSITE DU PLASMA. A L'HEURE ACTUELLE, LES GRANDS LABORATOIRES S'EQUIPENT DE LASERS ULTRA-INTENSES (10#2#0 W/CM#2) A IMPULSIONS ULTRACOURTES (10##1#2 S). DE TELS LASERS, ONT DONNE NAISSANCE AU CONCEPT DE L'ALLUMEUR RAPIDE. ILS VONT DANS CE CAS, ETRE LA SOURCE DE NOUVEAUX EFFETS D'ORIGINE RELATIVISTES, QUI VU LEUR COMPLEXITE NECESSITENT POUR LEUR COMPREHENSION L'UTILISATION DE LA SIMULATION NUMERIQUE. NOUS ALLONS DONC, DANS CETTE THESE PRESENTER LE FONCTIONNEMENT DE CODES DITS SEMI-LAGRANGIEN RESOLVANT EN PARALLELE L'EQUATION DE VLASOV RELATIVISTE ET LES EQUATIONS DE MAXWELL. CES CODES VONT NOUS PERMETTRE D'ETUDIER L'EVOLUTION DE LA FONCTION DE DISTRIBUTION ELECTRONIQUE DANS L'ESPACE DES PHASES. PREMIEREMENT, NOUS DETAILLONS LE FONCTIONNEMENT DE CES CODES MONO OU BIDIMENSIONNELS. PUIS, NOUS LES TESTONS EN LES UTILISANT DANS LE CAS PARTICULIER DE PLASMAS SOUS-DENSES POUR LESQUELS NOUS ETUDIONS L'ACCELERATION DE PARTICULES PAR BATTEMENTS D'ONDES. NOUS PRESENTONS ENSUITE LES PREMIERS RESULTATS OBTENUS POUR L'ETUDE DES INSTABILITES ELECTRONIQUES D'ORIGINES RELATIVISTES.
Author: Maxime Duluc
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Languages : fr
Pages : 0
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Dans le contexte de la fusion par confinement inertiel (FCI), le lissage optique est une technique utilisée pour obtenir une irradiation laser aussi homogène que possible, en modifiant les propriétés de cohérence temporelle et spatiale des faisceaux laser. L'utilisation du lissage optique est une nécessité sur les lasers de puissance comme le Laser MégaJoule (LMJ) pour limiter le développement des instabilités paramétriques issues de l'intéraction laser-plasma, et parmi elles, la rétrodiffusion Brillouin stimulée (RBS). Ces instabilités entraînent des défauts d'irradiation sur cible et peuvent aussi être une source d'endommagement dans la chaîne optique. Cependant ces techniques peuvent entraîner d'autres problèmes au niveau de la chaîne laser, tels que la conversion de modulation de phase en modulation d'amplitude (FM-AM), néfastes au bon déroulement des expériences et pouvant également endommager les chaînes laser.On comprend donc qu'il est nécessaire de trouver un compromis autour du lissage optique. L'évolution du compromis du lissage est cependant compliquée car la quantification des gains et des pertes est très difficile à établir. Ainsi, tant que la quantification n'est pas faite, le compromis n'évolue pas : le lasériste souhaite toujours moins de lissage et « l'expérimentateur » toujours plus de lissage mais aucun des deux ne peut apporter suffisamment d'éléments quantitatifs pour faire pencher la balance. Cette thèse propose donc de poser les premières briques permettant d'arriver à ce compromis pour le LMJ, à l'aide d'études théoriques et numériques.Nous comparons soigneusement le lissage longitudinal (LSSD) et transversal (TSSD) par dispersion spectrale dans une configuration de lissage idéale pour chaque cas. Avec des codes 3D, nous avons simulé la RBS dans un plasma d'or, typique des expériences de FCI et favorable au développement de la RBS. Nous montrons que, contrairement aux idées reçues, l'évolution temporelle de la RBS présente certaines différences entre les deux systèmes de lissage. Premièrement, les valeurs asymptotiques des niveaux de saturation ne sont pas tout à fait les mêmes. Avec une simple description des rayons et le calcul du gain RBS pour chaque rayon, nous avons pu expliquer cette différence. En outre, la dynamique de la RBS est également quelque peu différente. Nous avons montré que la dynamique RBS est déterminée par l'évolution temporelle des propriétés des surintensités et en particulier par la longueur d'interaction effective entre la lumière rétrodiffusée Brillouin et les points chauds. Cette longueur d'interaction effective dépend à la fois de la vitesse longitudinale et de la longueur des points chauds. En effet, la synchronisation des longueurs d'interaction effectives des deux schémas de lissage synchronise également la croissance des courbes de rétrodiffusion avant saturation.Nous montrons, également qu'il est possible de faire évoluer les paramètres de lissage du LMJ en illustrant une nouvelle façon de réduire la conversion FM-AM inévitablement présente dans les lasers de forte puissance. En répartissant le spectre total habituellement utilisé par un quadruplet (regroupement de 4 faisceaux), en deux parties de spectres identiques plus petits sur les faisceaux de gauche et de droite, la conversion FM en AM est considérablement réduite de 30% à 5% tout en maintenant la performance de lissage pour la RBS. Nous avons également montré que le temps de cohérence qui en résulte n'a aucun effet sur le niveau maximal de RBS atteint. De la même façon, il faudra étudier l'impact de ces évolutions sur d'autres instabilités telles que le diffusion Raman stimulée ou le transfert d'énergie par croisement de faisceaux.
Author: LAURENT.. DIVOL
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Languages : fr
Pages : 145
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Book Description
CETTE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DES PROJETS DE GRANDS LASERS MEGAJOULES (LMJ EN FRANCE ET NIF AUX ETATS-UNIS) POUR LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. DANS UN SCHEMA D'ATTAQUE INDIRECTE, LES FAISCEAUX LASER DOIVENT TRAVERSER 1 CM DE PLASMA SOUS-DENSE AVANT D'ATTEINDRE LES PAROIS DE LA CAVITE. LES CONDITIONS SONT ALORS REUNIES POUR QUE SE DEVELOPPENT LES INSTABILITES PARAMETRIQUES BRILLOUIN OU RAMAN, QUI PROVOQUENT UNE RETRODIFFUSION ANORMALE, SOURCE D'UNE IMPORTANTE PERTE D'ENERGIE. CE TRAVAIL S'ATTACHE A DECRIRE L'EFFET MODERATEUR DU LISSAGE SPATIO-TEMPOREL DU FAISCEAU LASER INCIDENT SUR LA RETRODIFFUSION. NOUS COMMENCONS PAR CARACTERISER LE PLASMA RENCONTRE, A PARTIR DE SIMULATIONS HYDRODYNAMIQUES, PUIS LA REPARTITION EN INTENSITE DU FAISCEAU LISSE, LA MAJEURE PARTIE DE LA PUISSANCE INCIDENTE ETANT LOCALISEE DANS DE NOMBREUSES SUR-INTENSITES LOCALES, LES POINTS CHAUDS. ON DEVELOPPE ENSUITE UN MODELE DE POINTS CHAUDS INDEPENDANTS QUI, CONNAISSANT LA FORME GENERIQUE D'UN POINT CHAUD, DECRIT LA CROISSANCE TRANSITOIRE DES INSTABILITES PARAMETRIQUES DE RETRODIFFUSION EN SON SEIN, ET PERMET D'OBTENIR UNE ESTIMATION DE LA REFLECTIVITE TOTALE EN MOYENNANT SUR LA DISTRIBUTION EN INTENSITE DE CES POINTS CHAUDS. CES CALCULS SONT FINALEMENT COMPARES A QUELQUES SIMULATIONS NUMERIQUES. ON RETIENDRA QUE LES EFFETS DE DIFFRACTION 3D PEUVENT REDUIRE FORTEMENT LA CROISSANCE DES INSTABILITES, CE PHENOMENE ETANT AMPLIFIE PAR LA FORME OBLONGUE DES POINTS CHAUDS. PAR AILLEURS, EN PARTICULIER POUR L'INSTABILITE DE RETRODIFFUSION BRILLOUIN, LE FAIBLE TEMPS DE COHERENCE (QQ PS) OBTENU PAR LISSAGE OPTIQUE PEUT STOPPER LA CROISSANCE DE L'INSTABILITE AVANT L'OBTENTION D'UN ETAT SATURE, ET CE MEME SI LE TAUX DE CROISSANCE INSTANTANE DE CELLE-CI EST SUPERIEUR A L'INVERSE DU TEMPS DE COHERENCE DU FAISCEAU LASER. AINSI, ON A MONTRE QUE LE LISSAGE SPATIO-TEMPOREL PEUT REDUIRE DIRECTEMENT LA REFLECTIVITE DES FAISCEAUX LASERS INCIDENTS, CE QUI LIMITE LES PERTES D'ENERGIE UTILE DANS UN SCHEMA D'ATTAQUE INDIRECTE.
Author: Kévin Lewis
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ISBN:
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Languages : fr
Pages : 242
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Book Description
L'étude de la propagation d'un faisceau laser intense dans un plasma chaud est très importante pour la fusion thermonucléaire par confinement inertiel. Nous présentons dans ce travail de thèse des expériences réalisées à l'aide d'un faisceau laser focalisé au plus proche de la limite de diffraction, afin de simplifier la géométrie de l'interaction laser plasma, et de comparer les résultats obtenus avec ceux de simulations numériques adaptées aux conditions de l'expérience. Nous étudions la modification de la distribution d'intensité laser au cours du temps, et en différents plans de propagation, à partir de l'imagerie résolue en temps et en espace de cette distribution d'intensité, en champ proche et en champ lointain. Nous présentons notamment la première observation expérimentale de l'instabilité de filament, l'éclatement du faisceau fonction du temps, de l'espace, du gradient de vitesse. Nous donnons enfin la première et unique observation d'images de la localisation transverse de la rétrodiffusion Brillouin stimulée.
Author: Charles Bayer (physicien.)
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Category :
Languages : fr
Pages : 150
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Book Description
Author: Marie-Odile Valot-Degueurce
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 100
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Book Description
ETUDE DU FAISCEAU D'UN LASER A RUBIS DECLENCHE: DETERMINATIONS PHOTOMETRIQUE ET PHOTOGRAPHIQUE DE LA VARIATION D'INTENSITE AU COURS DU TEMPS, PROPAGATION DANS UN MILIEU DONT N EST FONCTION DE LA PUISSANCE DU RAYONNEMENT QUI LE TRAVERSE, EFFET DE LA FOCALISATION OPTIQUE D'UN FAISCEAU PARTIELLEMENT COHERENT DANS UN MILIEU VITREUX, QUALITES DE COHERENCE. DETERMINATION DU PROFIL SPECTRAL D'UNE RAIE LASER A PARTIR DE PHENOMENES D'ONDES STATIONNAIRES. EVOLUTION AU COURS DU TEMPS DU PROFIL SPECTRAL INSTANTANE DU FAISCEAU LASER DECLENCHE. APPLICATIONS DU LASER DECLENCHE AUX TECHNIQUES HOLOGRAPHIQUES (HOLOGRAPHIE EN DOUBLE EXPOSITION); MESURE DE VITESSES DE ROTATION INSTANTANEES
