Interaction Laser Plasma

Coordinateur : Stefan Hüller

  • Membres permanents :

Arnaud Couairon 
Anne Héron (60 %) 

  • Doctorants :

Mufei Luo
Grégoire Varillon

  • Post-Doctorants : 

Jeffrey Brown

  • Chercheurs émérites :

Jean-Claude Adam (60 %)
Patrick Mora
Denis Pesme

 

Activité de recherche

Le groupe interaction laser-plasma poursuit trois axes de recherche, tous les trois centrés sur la propagation et l’interaction des impulsions laser avec des plasmas, et, d'une façon plus générale, avec des milieux ionisés non-linéaires.

 

(1) Modélisation de l’interaction laser-plasma dans le contexte de la fusion laser

Les activités du groupe dans le contexte de la fusion laser sont actuellement centrées sur la modélisation des processus fondamentaux du couplage laser-plasma. Ces processus se produisent dans le plasma sous-dense où des ondes plasma et le flot du plasma modifient la propagation de la lumière laser. Le couplage entre des ondes électromagnétiques et des ondes plasma provoque des instabilités paramétriques, comme la diffusion stimulée et la filamentation. La croissance non-contrôlé des ces instabilités est néfaste pour le bilan du chauffage du plasma dans le contexte de la fusion laser. La compréhension et la modélisation de ces processus est au centre de nos activités. Notre objectif est de décrire d’une façon correcte et efficace la propagation laser en présence de ces processus d’instabilité pour des conditions réalistes et proches des configurations expérimentales. En particulier,nous nous intéressons à la description de l’interaction laser plasma dans des cas où plusieurs faisceaux laser donnent lieu à un couplage avec des ondes plasmas, menant ainsi à un échange d’énergie entre des faisceaux laser croisés et à des instabilités collectives multi-faisceaux.

 

(2) Interaction de impulsions laser ultra-intenses avec un plasma et ses applications

Le couplage d' impulsions laser ultra-intenses avec des plasmas denses est en forte évolution avec l’arrivée des lasers de classe PetaWatt, comme le laser Apollon au voisinage de notre site. Un tel couplage influence fortement aussi bien le transport des électrons supra-thermiques à l’intérieur du plasma dense, que les mécanismes d’accélération d’ions (principalement des protons), résultant du champ ambipolaire qui se forme quand des électrons rapides sortent de la cible en face arrière. Nous disposons d’un outil de simulation très performant et de grande fiabilité, le code PIC collisionnel “EMI2D”, avec lequel nous étudions à la fois le couplage laser-plasma, le transport électronique ainsi que l’efficacité des schémas d’accélération pour les électrons et les ions.  Nos études sont actuellement centrées sur l’efficacité des mécanismes d’accélération lorsque l'on a préalablement structuré spatialement la face avant de la cible.

 

(3) Interaction laser matière et physique de la filamentation

Nous développons de nouveaux modèles et outils numériques pour comprendre les processus fondamentaux associés à la physique de la filamentation femtoseconde et à l'interaction laser-matière pour des intensités comprises entre 1 et 100 TW / cm2. En particulier, nous nous concentrons sur la génération de rayonnements secondaires tels que les spectres de super-continuum  et les radiations THz. En parallèle, nous travaillons sur des applications de la filamentation telles que les décharges guidées par laser, le micro-usinage de verres par impulsions laser femtosecondes, des applications atmosphériques telles que la détection de polluants par filamentation et la génération de signaux acoustiques sous-marins par laser femtoseconde.

 

Convention de recherche

GDR "LEPICE" Lasers énergétiques et intenses et plasmas sous conditions extrêmes (Responsable : S. Hüller)

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