La r´ eduction de l’imprint par mousse tr` es peu dense

Une nouvelle technique est maintenant envisag´ee, qui consiste `a utiliser une mousse peu dense, pour que l’ionisation de la mousse par le laser principal soit supersonique (voir figure

1.10). Dans ce cas, un plasma sous critique est form´e autour de la cible, et permet de lisser le laser par lissage plasma, avant que ce dernier n’atteigne la cible. Ce lissage permet (i) de r´eduire la taille et l’intensit´e des points chauds, d’augmenter le lissage temporel de l’impulsion laser, (ii) de diminuer le contraste instantan´e de l’intensit´e dans la tache focale (contraste

3 La r´eduction de l’imprint

Figure 1.10 – Sch´ema de la r´eduction de l’imprint par mousse sous dense

qui est de 1 pour un faisceau liss´e par lissage optique).

Le r´egime d’ionisation supersonique a ´et´e obtenu exp´erimentalement dans un gaz [79] et dans une mousse [80]. Une ´etude th´eorique a montr´e que ce r´egime d’ionisation est possible, si l’ionisation thermique de la mousse par le laser est plus rapide que le mouvement hydrody- namique de la mousse [81]. En pratique, le temps pendant lequel l’ionisation est supersonique est donn´ee par :

tsupersonique(ns) = 0, 566× 10−3

Aλlaser(μm)2Te(eV )3/2

Z Zef fn_ne_cln(Λei)

(1.30)

Aucun front d’ablation n’est donc r´eellement cr´e´e et le plasma peut donc ˆetre consid´er´e comme immobile pendant son ionisation. Par cons´equent : (i) les d´efauts du laser imprim´es sur la mousse ne sont pas transmis `a la sortie de la mousse, et en particulier, les instabilit´es hydrodynamiques ne se d´eveloppent pas dans la mousse, (ii) aucun choc n’est cr´e´e. Cette technique permet donc de lisser le laser au d´ebut de l’impulsion et donc de r´eduire l’imprint. N´eanmoins, il faut quantifier l’´energie n´ecessaire pour ioniser la mousse (qui prend en compte la r´etrodiffusion par les instabilit´es param´etriques) afin de d´eterminer si cette perte est acceptable vis-`a-vis du gain ´energ´etique de la FCI.

Chapitre 1. Les deux questions trait´ees dans cette th`ese

4

Conclusion

Le contexte dans lequel ont ´et´e r´ealis´ees les trois exp´eriences a ´et´e ´etudi´e pr´ecis´ement en d´etaillant les questions relatives :

– au choix de la longueur d’onde laser pour la FCI, – `a la r´eduction de l’imprint du laser.

Nous avons montr´e que les ´etudes men´ees dans les ann´ees 60-80 qui ont conduit au choix du 3ω pour le NIF et le LMJ doivent ˆetre remises en question dans le contexte actuel (´energie laser importante, grands plasmas) et que la longueur d’onde 2ω semble ˆetre une option avantageuse pour la FCI car : (i) elle permet d’obtenir une ´energie laser plus importante et de r´eduire le coˆut total d’une installation laser et (ii) le couplage ´energ´etique entre le laser et la cible (absorption, gain de la cible) est sensiblement le mˆeme `a 2ω et `a 3ω. Toutefois, il reste `a analyser les dangers li´es `a l’utilisation d’une longueur d’onde plus grande vis-`a-vis des instabilit´es param´etriques notamment concernant les instabilit´es Brillouin et Raman. Puisque ces deux instabilit´es sont souvent en r´egime satur´e dans les plasmas de FCI aux deux longueurs d’ondes, c’est dans ce r´egime que les taux de r´etrodiffusion Brillouin et Raman doivent ˆetre compar´es. Une premi`ere ´etude, r´ealis´ee `a l’aide des diff´erents r´esultats obtenus sur le r´egime de saturation de ces deux instabilit´es, semble indiquer que les taux de r´etrodiffusion sont similaires aux deux longueurs d’ondes.

Diff´erentes techniques envisag´ees pour r´eduire l’imprint du laser ont ´et´e ´etudi´ees dans les ann´ees 90. Le proc´ed´e utilis´e consistait `a cr´eer une ZCE en d´ebut d’interaction en ionisant par un flash X soit une partie de la cible, soit une mousse surdense plac´ee devant la cible. Seulement, il semble que ces techniques soient maintenant abandonn´ees car le flash X cr´ee une onde de choc qui pr´echauffe la cible et rend la compression de cette derni`ere plus difficile. Puisque l’imprint est li´e `a l’inhomog´en´eit´e de la tache focale du faisceau laser, le lissage du laser, qui permet d’obtenir une tache focale plus homog`ene, semble ˆetre une moyen pour r´eduire l’imprint. Seulement, en lissant optiquement le faisceau laser, le contraste instantan´e de la tache focale est toujours tr`es important. Par cons´equent, le lissage plasma, qui permet de r´eduire fortement ce contraste, semble ˆetre un moyen int´eressant pour r´eduire l’imprint. Ainsi, une nouvelle technique est apparue, qui consiste `a placer une mousse tr`es peu dense devant la cible pour que le laser soit liss´e dans le plasma de mousse. Afin de ne pas cr´eer d’onde de choc, la densit´e de la mousse doit ˆetre assez faible pour que son ionisation soit supersonique.

Chapitre 2

Description des exp´eriences : lasers et

diagnostics

1

Introduction

Avant de pr´esenter les trois exp´eriences r´ealis´ees au cours de cette th`ese, il est essentiel de d´ecrire les lasers et les diagnostics utilis´es.

Les exp´eriences ont ´et´e men´ees sur les deux installations laser multikilojoules fran¸caises : – Le LULI 2000. Il appartient au Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (LULI). Il met `a disposition deux faisceaux 1 kJ, 1ω, convertible `a 2ω et `a 3ω, avec lesquels on peut obtenir des plasmas pr´eform´es millim´etriques, ayant une temp´erature ´

electronique de l’ordre de 1 keV.

– La Ligne d’Int´egration Laser (LIL). Elle est d´evelopp´ee par le CEA. Elle est constitu´ee d’un seul faisceau (qui est appel´e quadruplet  car il est en r´ealit´e la somme de quatre sous faisceaux) plus ´energ´etique de l’ordre de 10 kJ. Avec un tel laser on obtient des plasmas millim´etriques ayant une temp´erature aux alentours de 3 keV. Ces installations laser sont tr`es utiles pour ´etudier la FCI car elles permettent d’obtenir des plasmas ayant des caract´eristiques proches de celles de la FCI.

L’obtention de r´esultats fiables passe par la connaissance pr´ecise du laser incident et des diagnostics utilis´es. Dans cette optique, dans le cadre des exp´eriences laser plasma, il est n´ecessaire de d´eterminer les param`etres du faisceau laser suivants :

– l’´energie laser incidente,

– la forme spatio-temporelle de l’impulsion laser, – la r´epartition de l’´energie dans la tache focale.

En ce qui concerne les diagnostics, on doit en particulier pr´eciser leurs barres d’erreur et leurs calibrations.

Chapitre 2. Description des exp´eriences : lasers et diagnostics

Ce chapitre est consacr´e `a la description des installations laser, des param`etres laser utilis´es et des diagnostics mis en place sur le laser du LULI 2000 et sur le laser de la LIL.

2

Dispositif exp´erimental sur le LULI 2000

Entre 2006 et 2009, nous avons r´ealis´e quatre campagnes d’exp´erience sur l’installation laser du LULI 2000. Nous avons ´et´e les premiers `a avoir mis en place des exp´eriences d’in- teraction `a 3ω sur cette installation et nous avons d´evelopp´e des diagnostics d’analyse de la lumi`ere Raman et Brillouin r´etrodiffus´ee `a 2ω et `a 3ω.

Dans cette partie, nous commen¸cons par pr´esenter le LULI 2000, ensuite, nous d´etaillons les caract´eristiques des taches focales, enfin, nous exposons les diagnostics utilis´es pendant les exp´eriences.