HAL Id: jpa-00217340
https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00217340
Submitted on 1 Jan 1978
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU CENTRE
D’ÉTUDES DE LIMEIL
R. Dautray, F. Delobeau, J. Reisse, J. Watteau
To cite this version:
R. Dautray, F. Delobeau, J. Reisse, J. Watteau. TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU
Cl-218 JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque Cl, supplément au n° 5, Tome 39, Mai 1978
TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU CENTRE D'ÉTUDES DE LIMEIL
R. DAUTRAY, F. DELOBEAU, J. M. REISSE et J. P. WATTEAU Commissariat à l'Energie Atomique, Centre d'Etudes de Limeil
B. P. n° 27, 94190 Villeneuve St Georges, France
Résumé. — Les résultats d'interaction rayonnement-matière sont présentés. A 1,06 nm, l'in-teraction est étudiée jusqu'à des flux de 5 x 1015 W.cm- 2 en focalisant le faisceau laser sur un
bâtonnet de deutérium solide. A 10,6 nm les flux sont de quelques 1013 W.cm- 2 sur cible
d'alu-minium. On observe des émissions d'ions rapides et d'électrons suprathermiques. Les quatre faisceaux du laser Ce : 600 J-1,4 ns ont été utilisés pour imploser des microballons en verre. Les résultats expérimentaux d'implosion sont en bonne concordance avec ceux donnés par une simulation numérique monodimensionnelle. Ces expériences sont poursuivies avec le laser P102 : 80 J -100 ps, à des puissances laser plus élevées. On décrit les lasers de puissance du laboratoire, notamment le laser OCTAL 500 J -1,6 TW - 500 ps en cours de construction, et on en donne les caractéristiques principales.
Abstract. — Laser-matter interaction results are presented. At 1.06 nm solid deuterium stick is irradiated till 5 x 1015 W.cm-2. At 10.6 nm, fluxes are of a few 1013 W.cmr2 on aluminium
target. High energy ions and suprathermal electrons are produced. Implosions of glass shells by the four beams of the laser C6: 600 J-1.4 ns have been observed ; experimental and numerical results are in good agreement. Such experiments are continued with the laser P102 : 80 J -100 ps at higher laser powers. Lasers used in the laboratory are described, in particular the laser OCTAL 500 J -1.6 TW - 500 ps in process of construction, and their main features are given.
1. Introduction. — Après avoir développé les lasers
de puissance au néodyme et entrepris des travaux sur l'interaction du rayonnement avec la matière à haut flux, le Centre d'Etudes de Limeil a procédé aux premières implosions de cibles cylindriques et sphéri-ques [1].
On donne tout d'abord les résultats expérimentaux relatifs aux interactions sur cibles planes à 1,06 et 10,6 um pour des flux atteignant respectivement quelques 1015 et 1013 W . c m- 2.
On décrit ensuite les expériences d'implosion de microballons, IRIS avec le laser nanoseconde C6
et COQUELICOT avec le laser picoseconde PI02, ainsi que les études de base et de simulation numérique nécessaires à leur préparation et à leur interprétation. Enfin, la structure et les caractéristiques des lasers utilisés sont présentées, ainsi que celles du laser OCTAL 500 J -1,6 TW - 300 ps en cours de construction
[2].
2. Interaction rayonnement matière à 1,06 et
10,6 u.m. — Les travaux d'interaction destinés à
mieux cerner les mécanismes d'absorption et de trans-port à haut flux cp ont été en premier lieu menés avec le laser M3 à la longueur d'onde X de 10,6 um. La mise en service du laser P102 a permis d'aborder ces travaux à 1,06 um au niveau de quelques 1015 W . c m- 2,
afin d'établir des comparaisons aux deux longueurs d'onde étudiées pour un produit cp X2 voisin. Les
expériences à 10,6 um sont néanmoins poursuivies en leur donnant un caractère systématique d'exploration des différents paramètres du laser et de la cible.
2.1 EXPÉRIENCES CASTOR A 1,06 um SUR DEUTÉ-RIUM SOLIDE [3]. — Les expériences CASTOR à 1,06 um sont faites en focalisant le faisceau du laser PI02 (paragraphe 5.1.) sur un bâtonnet d'hydrogène solide. Le faisceau 6 J - 40 ps est focalisé normalement à une face du bâtonnet. Le flux atteint 2 à 5 x 1015 W . c m "2. On mesure un coefficient de
réfle-xion de 25 à 30 % dans l'angle solide de la lentille de focalisation, et l'énergie diffusée, en dehors de cet angle, atteint 10 à 20 % de l'énergie incidente. On a donc environ 50 % d'énergie absorbée. On a mis en évidence des ions rapides. Les plus rapides ont une énergie de 30 keV.
L'analyse spectrale des rayonnements incidents (largeur de raie ~ 1 Â) et réfléchis, montre un déplace-ment de 5 Â vers les courtes longueurs d'onde du rayonnement réfléchi. Le rayonnement émis à la fréquence double du laser est aussi décalé vers les courtes longueurs d'onde et présente un élargissement de 15 Â. On attribue les déplacements au mouvement du plasma.
2.2 EXPÉRIENCES CORAIL A 10,6 um [4, 5]. — On
utilise le laser M3 (paragraphe 5.2.) sur cibles d'alu-minium, et on étudie l'influence de l'angle d'incidence a,
TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU CENTRE D'ÉTUDES D E LIMEIL Cl-219 de la focalisation et du flux de l'ordre de 1013 W .cmv2,
sur les émissions d'ions, d'électrons et de rayonnement X.
L'énergie moyenne des ions rapides est sensible a l'angle d'incidence a. La figure 1 montre.ses variations
en fonction de a pour diverses valeurs du flux ; l'observation est faite à 12 et 250 de part et d'autre du
plan défini par la normale à la cible et l'axe laser.
Angle d'incidence ('1
FIG. 1.
-
Energie moyenne des ions émis par une cible d'alu- minium en fonction de l'angle d'incidence a et pour différentes valeurs du flux à 10,6 Pm, dont le maximum @ est de 3 x 101 3 W. cm-2 ; les ions sont collectés de part et d'autre duplan d'incidence à 12 et 2 5 O .
L'analyse des électrons rapides met en évidence deux populations, l'une centrée sur 50 keV et l'autre sur 300 keV (Fig. 2). Le lobe d'émission est très pointu et symétrique de l'axe laser par rapport à la normale à la cible.
L'émission X du plasma enregistrée à l'aide d'une chambre à sténopé ne montre pas de points chauds. Les raies « He, » (7,75
A)
et « Hea » (6,63A)
de l'ion Al1'+, sont détectées, à partir desquelles on peut esti- mer la température électronique à 400 eV. L'énergie X est étudiée en fonction de la focalisation (Fig. 3) et est maximum pour une focalisation en surface.3. Etude de l'implosion de microballons.
-
3.1 EXPÉRIENCES IRIS : IMPLOSIONS AVEC LE LASER Cg. - Les premières implosions de microballons ont été faites avec, le laser au néodyme C,. Ce laser, réalisé
Energie (MeV)
FIG. 2. - Spectre de l'énergie des électrons (unité arbitraire) produit par une cible d'aluminium à 10,6 Pm et détecté avec un spectromètre, montrant l'existence d'électrons suprathermiques ;
on a indiqué en pointillé la fenêtre à l'intérieur de laquelle cette détection a été également faite au moyen d'une caméra à balayage de fente X, la photocathode en or transformant les électrons primaires émis par la cible en électrons secondaires, accélérés
et défléchis par la caméra.
Cible d'aluminium 10%
Cible
6
Position de focalisation
RG. 3.
-
Influence de la focalisation sur l'énergie X émise dans 4 s stéradians par une cible d'aluminium dans les conditions suivantes : énergie incidente 6 J à 10,6 Pm, flux maximum3 x 1013 W .cm-2, angle d'incidence IOo, angle d'émission 4 5 O et 90°. La distance en mm de la surface de la cible (position O) au foyer de la lentille de focalisation est comptée positivement vers l'intérieur de la cible. 'l'énergie indiquée est celle correspondant à une émission isotrope dans 4 n stéradians, égale à celle pro-
Cl-220 R. DAUTRAY, F. DELOBEAU, J. M. REISSE ET J. P. WATTEAU
par la C . G. E. (Marcoussis), a les caractéristiques microballon suivant quatre rayons normaux aux faces suivantes : d'un tétraèdre concentrique et sont focalisés par des
Energie 600 5, puissance crête 400 GW avec un lentilles asphériques d70uverturef/2.
contraste de 106, impulsion à mi-hauteur 1,4 ns Le microballon en verre a un diamètre 2 R voisin (Fig. 4a). Les quatre faisceaux du laser attaquent le de 130 Fm, une de 1 Pm et contient du néon sous une pression de quelques 10 bars. Afin que la durée de l'impulsion laser et le temps d'implosion soient comparables, on limite le flux laser arrivant sur la cible par une défocalisation des faisceaux [6]. On parvient à un bon couplage pour un rapport d / R proche de 6 où d est la distance du foyer de la lentille de focalisation au centre de la cible. L'énergie et la
2 puissance crête absorbées sont d'environ 7 J et 5 GW,
et le flux ne dépasse pas 10l3 W.cm-'. Des flux plus élevés entraînent une vaporisation de la cible en cours
FIG. 4. - (a) Forme de I'impulsion produite par le laser Cg :
origine des puissances P ~ / 1 0 , PM puissance maximum absorbée. (b) Emission X du microballon observée au travers d'un filtre de
150 Pm de Be et d'une fente d'une caméra à balayage : on dis- tingue l'émission du cœur par rapport a celle de la couronne au
temps 1,2 ns.
- Microballon en verre diamètre
épaisseur gaz
- Origine des temps
- Puissance maximum absorbée PM
- Energie X émise dans 4 n stéradians au tra- vers de 150 pm de Be
-
Minimum- Minimum
-
Temps des minimad'implosion : il aurait donc fallu disposer de micro- ballons de diamètre et d'épaisseur plus grands, mieux adaptés aux caractéristiques du laser.
L'implosion du microballon est observée en détec- tant l'harmonique 2 0, (0,53 pm) du rayonnement laser produit au voisinage de la densité de coupure, et le rayonnement X émis. Les photographies inté- grées dans le temps montrent que le dépôt d'énergie est isotrope et que l'implosion est sphérique. A l'aide de
caméras à balayage de fente, on enregistre suivant un diamètre de la cible, le déplacement des zones émet- tant à 0,53 pm et dans le domaine X.
Les résultats expérimentaux sont comparés à ceux d'un code de simulation numérique [7], monodimen- sionnel, lagrangien, à un fluide et deux températures, avec absorption du rayonnement laser par bremss- trahlung inverse et traitement du transfert du rayonne- ment produit dans la cible [8]. La figure 5 donne un exemple de comparaison dont les données expérimen- tales et numériques sont :
Expérience Calcul - - 130 ym 1
+
0,2 ym 27 IT 13 bars de néon 130 ym 0,8 ym12 bars, néon simulé par de I'aluminium traité comme
un gaz parfait. PMI10 7,5 GW
On constate donc une concordance assez satisfai- par ailleurs, les courbes donnant d'une part, la puis- sante entre les variations de la zone d'émission
R,,,
à sance de l'émission X intégrée sur la fente d'une caméra 0,53 pm et du rayonR,
correspondant à la densité de X à balayage (Fig. 4b), et d'autre part, la puissance X coupure (courbe a), et entre les rayons R, mesuré et calculée sur 4 n stéradians (Fig. 6 ) . Sur la figure 4b,TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU CENTRE D'ÉTUDES D E LIMEIL
V a l e u r s e w p e n ' m e n t c i l e s
FIG. 5.
-
Comparaison des variations des maxima des émissions à 0,53 pm et X avec les résultats de la simulation numérique de l'implosion du microballon : (a) rayon de la densité de coupure Rzwo ; (b) rayon du maximum de I'émission X, R; ; (c) front d'ablation ; (d) interface verre-néon ; (e) front du chocproduit dans le néon.
FIG. 6.
-
Puissance X calculée émise par le microballon dans 4 n stéradians : (a) sans filtre : le pic d'émission du cœur se distingue de I'émission de la couronne ; (b) au travers d'un filtre de 150 pm : le pic disparaît. Cette figure est à rapprocher de la figure 4a où I'émission du cœur est favorisée en limitant i'obser-vation à la fente de la caméra ti balayage.
l'énergie X émise dans 4 n: stéradians, à travers une feuille de béryllium de 150 pm d'épaisseur (cf. le tableau ci-dessus).
Les expériences IRIS ont donc permis d'étudier l'implosion de microballons avec une impulsion nanoseconde. La concordance entre résultats expé- rimentaux et calculs numériques est assez bonne. L'implosion des microballons semble plutôt avoir été obtenue par ablation que par explosion de la coquille de verre, mais le manque de résultats expéri- mentaux sur le gaz en fin de compression amène à faire quelques réserves.
3 .2 EXPÉRIENCES COQUELICOT : IMPLoSiONS AVEC
LE LASER Pl02 [9]. - Le laser Pl02 qui délivre des impulsions d'une durée de 80 ps est utilisé après dédoublement du faisceau de sortie pour imploser des microballons remplis de deutérium ou de deutérium- tritium. L'énergie et la puissance sur la cible sont de l'ordre de 25 J et 300 GW.
Cl-222 R. DAUTRAY, F. DELOBEAU, J. M. REISSE ET J. P. WATTEAU
RG. 7.
-
Schéma de l'expérience COQUELICOT. Le faisceau du laser P 102 en sortie de l'amplificateur à disques 0 128 mm terminal, renvoyé par les miroirs M l et Mz, est divisé en deux faisceaux par la lame semi-transparente (R = T). Les deux fais- ceaux, réfléchis par M3 et Mq, attaquent le microbaIIon suivantun diamètre au travers des lentilles de focalisation de distance focale 120 mm et d'ouverture fll.
Les cibles implosées sont des microballons de verre de diamètre 80 pm et d'épaisseur 1 pm, contenant du deutérium ou un mélange équimoléculaire de deuté- rium et tritium, sous une pression de 10 à 50 bars. Elles sont positionnées à 2,5 pm près.
Les diagnostics utilisés permettent :
-
de déterminer l'énergie absorbée,- d'observer l'émission X de la cible et de mesurer le temps de focalisation de l'implosion grâce à deux chambres à sténopé et une caméra à balayage de fente ultrarapide sensible aux X,
- d'obtenir le nombre de neutrons émis par les cibles tritiées (compteur à BF,).
Les résultats obtenus [9] sont encore préliminaires :
-
L'énergie absorbée par le microballon est d'envi- ron 20%,
soit 5 J. 11 lui correspond une densité d'énergie de 110 J.pg-l, la masse de l'enveloppe en silice étant de 45 ng. On peut estimer à 55 J . pg-' la part qui implose la paroi interne de cette enveloppe, soit 29 keV par atome. En supposant la silice totale- ment ionisée, le degré de charge moyen est de 10, d'où une énergie moyenne de 2,7 keV par particule et une température de couronne de 1,8 keV.-
La photographie X d'une chambre à sténopé (Fig. 8) met en évidence les zones d'émission maximales au voisinage de l'axe des faisceaux. 11 n'y a donc pas transfert important de l'énergie déposée par conduc- tion thermique latérale. Sur le densitogramme, suivant l'axe des faisceaux, on trouve que la distance séparant les maxima d'émission de la couronne est proche du diamètre initial de la, cible de 77 Pm. Le pic dû à l'émission du cœur est à égale distance des zones d'émission de la couronne. Le déséquilibre en énergie des faisceaux ne semble donc pas jouer un rôle impor-FIG. 8. -(a) Image X du microballon enregistrée avec une chambre à sténopé au travers d'un filtre. Microballon : diamètre
77 Pm, épaisseur 1 ym, 20 bars de deutérium. Laser : énergie incidente totale 25 J, du faisceau gauche 15 J, du faisceau droit 10 J ; durée de l'impulsion 80 ps ; puissance crête 300 GW ;
flux maximum 1,5 x 1015 W.cm-2. Taux de compression en volume N 60 ; température du deutérium
-
1 keV. (b) Micro- densitogramme de l'image X suivant le diamètre des faisceaux.tant, mais il se peut qu'il soit compensé par un défaut de synchronisme (& 10 ps).
En prenant pour diamètre du cœur, la largeur de la base du pic central de 20 pm, on trouve une compres- sion en volume voisine de 60 à laquelle correspond une densité finale de 0,2 g . ~ m - ~ , c'est-à-dire celle du deutérium solide.
TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU CENTRE D'ÉTUDES DE LIMEIL Cl-223
RG. 9.
-
Coefficient de conductibilité thermique Ke du mélange équimoléculaire de deutérium et de tritium, en fonction de la température électronique Te, égale à la température ionique et pour différentes valeurs de la densité électronique ne. Sont indiqués : la droite correspondant à un logarithme coulombien classique ln Aei de 3 ; les valeurs du coefficientr
i
de couplage ionique ; la température de Fermi TF.Cl-224 R. DAUTRAY, F. DELOBEAU, J. M. REISSE ET J. P. WATTEAU évalué la compression, on en déduit une température de
1 keV du DT.
Ces premiers résultats demandent à être confirmés par une mise en œuvre plus poussée des diagnostics, et seront confrontés ensuite avec ceux de la simulation numérique.
4. Etudes de base et simulation numérique. - Paral- lèlement aux expériences, des études de base sont poursuivies pour mieux comprendre les mécanismes d'interaction et d'implosion et perfectionner la simula- tion numérique indispensable à la préparation et à l'interprétation de ces expériences.
Les travaux actuels concernant l'interaction portent principalement sur les thèmes ci-dessous :
- absorption résonnante [IO],
-
modification du profil de densité due à la force pondéromotrice [Il, 12, 131,- influence des effets relativistes, notamment sur la notion de densité de coupure [14],
- génération de champs magnétiques en tenant compte de la diffusion [15].
Des études [7] sont également faites sur
-
les équations d'état des matériaux entrant dans la composition des cibles,-
les coefficients de transport,-
le ralentissement des électrons suprathermiques et des a,- le transfert du rayonnement,
- la stabilité de l'implosion.
Par exemple, le coefficient de conductibilité K, du mélange équimoléculaire de deutérium et de tritium est déterminé dans la plage de densités et de tempéra- tures, balayée lors d'une implosion (Fig. 9), en parti- culier, dans la zone de transition entre les plasmas cinétiques classiques (K, de Spitzer) et les plasmas à forte dégénérescence électronique (K, de Hubbard) [16]. Un autre exemple est celui du calcul de la longueur de ralentissement D des électrons suprathermiques, en tenant compte de la diffusion coulombienne par les électrons et les ions, de l'interaction avec le champ électrique auto-consistant et du rayonnement de freinage (Fig. 10).
Enfin, les résultats de ces études de base sont utilisés pour améliorer la simulation numérique de l'implosion. On dispose actuellement du code monodimensionnel cité au paragraphe 3.1. et d'un code, pour l'étude de la stabilité de l'implosion, qui peut être couplé au pre- mier. Le deuxième code traite en phase linéaire le développement de faibles perturbations décomposées en modes normaux f7]. On a ainsi mis en évidence, le couplage étroit qui existe entre les petites déformations du front d'ablation, et celles induites sur la paroi interne du microballon [17]. On développe, par ailleurs, un code hydrodynamique bidimensionnel, pour mieux prendre en compte les défauts d'éclairement du laser et les hétérogénéités de la cible.
FIG. 10. - Distance D de thermalisation d'électrons suprathermiques sur les électrons thermiques dans un mélange équimoléculaire de deutérium et de tritium de température électronique Set de 1 keV, en fonction de la densité
TRAVAUX LASER-MATIGRE A U CENTRE D'ÉTUDES DE LIMEIL Cl-225 5. Lasers de puissance [2, 181. - Le laser C, à
quatre chaînes avec lequel ont été effectuées les expé- riences IRIS (paragraphe 3. l.), a été arrêté en octobre dernier. Le centre d'Etudes de Limeil dispose actuel- lement des lasers Pl02 et M3 pour mener ses expérien- ces d'interaction et d'implosion. Un troisième laser appelé OCTAL, en cours de montage, sera opération- nel à la fin de 1977.
5.1 LASER Pl02 A VERRE DOPÉ AU NÉODYME. - Le
laser Pl02 est un laser monochaîne dont la structure est indiquée sur la figure 11. Il a été réalisé avec l'aide industrielle de la C . G. E. et de Quantel.
Mise en Forme d'impulsion
~ ~ ~ ,
X
j Filtre spatial i ~ ~ ~ ~ --FJG. 11.
-
Schéma du laser Pl02 : B amplificateur à barreau dont le diamètre est exprimé en mm, D amplificateur à disques(diamètre en mm), R F rotateur de Faraday.
Il comporte :
-
Un oscillateur YAG à modes bloqués suivi d'un système de préamplification et de sélection d'impulsion, d'un interféromètre permettant d'obtenir une préimpulsion pour conditionner la cible et d'un premier filtrage spatial.- Une suite d'amplificateurs à barreaux de diamè- tres 32,45 et 64 mm et deux rotateurs de Faraday pour se protéger de la rétroamplification. Deux apodiseurs assurent un taux de remplissage satisfaisant des bar- reaux. En sortie de l'étage @ 64 mm, un filtrage spatial permet d'attaquer les modules suivants avec une modulation spatiale inférieure à f 2 dB. La puissance est alors de 100 GW.
- L'onde laser est ensuite amplifiée par quatre amplificateurs à disques (diamètres 80, 120 et 128 mm) qui procurent, avec double passage dans les deux éta- ges 120, un gain de 10 dans les meilleures conditions, permettant d'atteindre le térawatt en sortie. La chaîne est toutefois utilisée sur cible à un niveau de puissance inférieur. Les tirs successifs doivent être séparés de 45 mn pour le refroidissement des disques.
- Une seconde sortie constituée par un amplifica- teur à barreau de diamètre 90 mm attaqué par le signal 100 GW, fournit 300 GW. Cette voie est utilisée pour des expériences d'interaction à haut flux sur cible plane.
L'impulsion en sortie est approximativement gaus- sienne. Sa durée à mi-hauteur est de 40 à 100 ps, le contraste en puissance 50 dB et la stabilité en puissance de 3. 20
%
pour 90%
des tirs. Le pilotage et le contrôle du laser Pl02 sont effectués par microprocesseurs. 5.2 LASER M3 A GAZ CARBONIQUE [4].-
Ce laser consiste en un oscillateur délivrant 200-300 mJ en 40 ns suivi d'une préamplification fournissant 600- 800 mJ. Un découpage par une cellule de Pockels formée de deux cristaux de AsGa entre polariseurs croisés, permet d'obtenir une impulsion de 1'7 ns. L'amplification est réalisée par trois sections de 1 m de long, d'ouverture 4,5 x 4,5 cm2, suivies de trois autres de 7 x 7 cm2. L'énergie en sortie est de 10 Javec un contraste de 10'. L'onde est polarisée circulai- rement.
Le dispositif de focalisation permet de concentrer l'énergie sur 120 pm et 6 à 7 J parviennent sur la cible, soit un flux maximum dans le vide de quelques 1013 W .cm-2.
5.3 LASER OCTAL A VERRE AU NÉODYME. - Ce laser dont la réalisation est maintenant très avancée, comporte huit chaînes. Une solution à barreaux a été retenue afin de disposer d'une bonne fiabilité.
gi10
g = 0,7 FILTRAGE SPATIAL
8 chaines
P. Laser : 1.6 TW
FIG. 12.
-
Schéma du laser OCTAL en cours de construction :Cl-226 R. DAUTRAY, F. DELOBEAU, J. M. REISSE ET J. P. WATTEAU
Il comporte (Fig. 12) . - - : résiduelle sera inférieure à 100 pJ, et le contraste en
- Soit un oscillateur monomode suivi d'un système puissance sera de IO6. Le rendément de focalisation de découpage et de deux amplificateurs de diamètre devrait atteindre 80
%
et la protection anti-retour 16 mm et d'un filtrage spatial. A la sortie de ce filtrage, 30%.
on obtient une impulsion de 50 mJ dont la durée est de 300 à 400 ps.
- Soit un oscillateur à modes bloqués suivi de son système de sélection, d'un amplificateur de 16 mm de diamètre, d'un synthétiseur d'impulsions, de deux amplificateurs de 16 mm et d'un filtrage spatial. On peut atteindre à ce niveau de 50 à 100 mJ, selon le nombre et l'amplitude, des impulsions.
6. Conclusion. - Les expériences d'interaction
faites, soit sur deutérium solide à 1,06 Fm, soit sur aluminium à 10,6 Fm, et jusqu'à des flux correspon- dant à un produit de IOt5 W. cmp2 pm2, ont mis en évidence la complexité des mécanismes qui entrent en jeu, se manifestant par : la production d'harmoniques du rayonnement laser, des déplacements en longueur d'onde, une émission d'électrons suprathermiques, Le laser peut donc délivrer des formes d'impulsions d'ions rapides et d'un rayonnement X dur. Il reste donc très variées : courtes (50 ps, gaussiennes) ou larges à mieux caractériser ces mécanismes et à déterminer (quelques centaines de picosecondes, gaussiennes ou ceux qui sont prépondérants en poursuivant, en étroite profilées). Il est possible de faire précéder l'impulsion liaison, les travaux expérimentaux et théoriques sur principale d'une préimpulsion. l'interaction.
- Le signal issu d'un des deux pilotes est amplifié par une suite de barreaux de diam.ètres 16, 32, 45 et 64 mm, séparés par des rotateurs de Faraday et des absorbants saturables. Ce tronçon se termine par un filtrage spatial derrière lequel on obtient 46 GW.
- Une première séparation en quatre voies, chacune étant amplifiée au moyen d'un amplificateur double de diamètre 64 mm et d'un amplificateur de diamètre 90 mm. On dispose en sortie un filtrage spatial et un rotateur de Faraday. La puissance est alors de 80 GW en sortie de chaque chaîne ainsi constituée.
- Une division par deux de chaque chaîne précé- dente et une amplification par un double amplificateur de diamètre 90 mm, pour aboutir à huit chaînes finales.
L'implosion de microballons par le laser C6 déli- vrant une impulsion longue nanoseconde, d'après la comparaison des résultats expérimentaux et de la simulation numérique monodimensionnelle, semble due à l'ablation progressive de la paroi externe du microballon, mais les données expérimentales ne permettent pas de conclure définitivement. Le laser P102, produisant une puissance crête atteignant 1TW et une impulsion de 80 ps, dépose plus rapidement son énergie dans le microballon et rend possible l'étude de son implosion en régime d'explosion. Des premiers résultats ont été obtenus, en particulier, une émission de 106 neutrons lorsque le microballon contient du deutérium-tritium.
Enfin, la mise en service du laser OCTAL prévue pour fin 1977, permettra d'élargir le champ des Chaque chaîne finale fournira une puissance de expériences, à une puissance crête de 1,6 TW et à 200 GW, soit 1,6 TW au total en sortie du laser et une mise en forme de l'impulsion d'une grande sou- 500 J pour une durée d'impulsion de 300 ps. L'énergie plesse favorisant un bon couplage laser-cible.
Bibliographie
[l] BARDES, J., BÉKIARIAN, A., DAUTRAY, R., DELOBEAU, F., GUILLANEUX, P., PATOU, C., REISSE, J. M., WATTEAU, J.- P. Expériences et travaux théoriques sur l'interaction et l'implosion par laser effectués au Centre d'Etudes de Limeil. (Sixième Conférence Internationale sur la Physique des Plasmas et la Fusion Contrôlée, Berchtes- gaden, 6-13 Octobre 1976. Nuclear-Fusion supplément 1977, Vol. 1, IAEA Vienne, février 1977).
[2] BARDES, J., NOVARO, M., Etat actuel des lasers de puis- sance (communication au Congrès de la Société Française de Physique, Poitiers, 27 juin-le* juillet 1977). [3] DECROISETTE, M., MEYER, B., PATOU, C., SALERES, A., High
fluxes laser plasma experiments at 1,06 Pm. 19e Congrès annuel de la Division de la Physique des Plasmas (APS), Atlanta, 7-1 1 novembre 1977.
[4] BOCHER, J. L., ELIE, J. P., MARTINEAU, J., RABEAU, M., PATOU, C., Fast ion and neutron emission in CO2 laser irradiation of solid deuterium targets (4th Work- shop on Laser Interacfion and related Plasmu Pheno- mena, Troy, New York, 8-12 November 1976).
151 BOCHER, J. L., MARTINEAU, J., RABEAU, M., Nonthermal electron distribution from CO2 laser interaction with aluminium target. 11th European Conference on Laser Interaction with Matter, Oxford, September 19-23,1977. [6] BILLON, D., HOLSTEIN, P. A., LAUNSPACH, J., PATOU, C., REISSE, J. M., SCHIRMANN, D., Laser Driven Implosion Experiments at Limeil. (4th Workshop on L a w interaction and Related Plasma Phenomena, Troy, New York, November 8-12, 1976, Plenum Publishing Corporation, New York 1977).
[7] BRUN, L., DAUTRAY, R., DELOBEAU, F., PATOU, C., PER- ROT, F., REISSE, J. M., SITT, B., WATTEAU, J. P., Physi- cal Models and Mathematical Simulation of Laser Driven Implosion and their Relations with Experi- ments. (4th Workshop on Laser Interaction and Related Plasma Phenomena Troy, New York Novem- ber 8-12, 1976, Plenum Publishing Corporation, New York 1977).
TRAVAUX LASER-MATIÈRE AU CENTRE D'ÉTUDES DE LIMEIL Cl-227 implosion of microshells with nanosecond pulses.
Comparison between experimental results and nume- rical calculations predictions. 19e Congrès annuel de la Division de Ia Physique des Plasmas (APS) Atlanta 7-11 novembre 1977.
[9] BILLON, D., HOLSTEIN, P. A., LAUNSPACH, J., PATOU, C., ROCCHICCIOLI, J. C., SCHIRMANN, D., Laser driven implosion experiments of microballoons with nano- second and picosecond laser pulse duration. 1 le Confé- rence Européenne sur l'interaction laser-matière, Oxford 19-23 septembre 1977.
[IO] SALÈRES, A., Contribution à l'étude des mécanismes d'inter- action et de chauffage dans un plasma de deutérium créé par laser. Thèse (1977) Paris.
[Il] BOBIN, J. L., Force pondéromotrice, champs magnétiques et hydrodynamiques des plasmas produits par laser. J. Physique 38 (1977) 769.
(121 VIRMONT, J., PELLAT, R., MORA, P., Density profile modi- fication by the radiation pressure of the laser Iight. (Third International Congress on Waves and Instabi- lities in Plasmas. June 27-July 1,1977).
[13] BABONNEAU, D., DI BONA, G., CHELLE, P., DECROISETIE, M., MARTINEAU, J., Production and distribution functions of fast ions in laser produced plasma. Phys. Lett. 57A (1976) 247.
[14] BOURDIER, A., BABONNEAU, D., DI BONA, G., FORTIN, X., Relativistic effects on electromagnetic wave propaga- tion in a cold inhomogeneous electron plasma. Soumis à Phys. Lett. A.
[15] MORA, P., PELLAT, R., Magnetic Field generation in reso- nance absorption. Soumis à Phys. Lett. A.
[16] BRYSK, H., CAMPBELL, P. M., H[AMMERLING, P., Thermal conduction in laser fusion. Plasma Phys. 17 (1975) 473. [17] SI^, B., WJLKE, N., BARBRY, H., Stability studies of laser
imploded spherical shells. Annual meeting of the APS, Division of plasma Physics, San Francisco, November 15-19, 1976. Postprint en cours de publica- tion.
[18] BARDES, J., BEDU, M., COURTEILLE, J. C., LANCELOT, J.,
