Experimental study of the modification of parametric instabilities in multiple plasmas.
Etude expérimentale de la modification des instabilités paramétriques en plasmas multiples.
Résumé
The presence of several plasmas along the path of an energetic laser beam is likely to produce noticeable changes in the behaviour of parametric instabilities compared to the case of interaction with single plasma. In order to identify the different effects that can come into play in this kind of situation, a tunable double target system has been designed, allowing controlled variation in the distance betwwen the two targets. The first target was low density foam while the second one was a thin plastic foil. Part of this thesis is devoted to characterization of laser-plasma interaction into the foams since this subject has been not much explored yet for such low densities. In the cas of interaction with two plasmas, three effects have been identified and analysed: hydrodynamic coupling, the effect of laser-induced incoherence and electromagnetic coupling of the plasmas. For the first time it has been evidenced that laser-induced incoherence can lead to the suppression of the stimulated Brillouin backscattering generated into separate plasma. On the other hand, laser -induced incoherence benefits are lost when hydrodynamic effects occur due to the collision of the two plasmas if not enough distance is put between the targets. Stimulated Raman scattering is more sensitive to the electromagnetic coupling between the plasmas. The latter occurs when the backscattered light from the foil target propagates through the foam plasma. In this case, a reamplification of the scattered light can be observed leading to an increasing in relfectivity levels. This phenomenon is particularly desired for plasma amplification of short pulses. It at also been observed that in the low density region of the foam, bacskattered light from the foil leads to Raman amplification in the kinetic regime.
La présence simultanée de plusieurs plasmas le long de la trajectoire d'un faisceau laser énergétique est susceptible de modifier de manière importante le comportement des instabilités paramétriques par rapport au cas où un seul plasma est présent. Afin d'identifier les différents effets pouvant intervenir dans ce type de situation, un système de cible double dont l'écartement est ajustable a été développé, la première cible étant une mousse de faible densité et la seconde une feuille de plastique. Une partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation de l'interaction dans les mousses seules, cette dernière étant encore peu connue à l'heure actuelle pour de si faibles densités. Dans le cas d'interaction en présence de deux plasmas, nous analysons successivement trois effets : celui du mélange hydrodynamique des deux plasmas, celui de l'incohérence induite par plasma et enfin celui du couplage électromagnétique entre les deux plasmas. Pour la première fois, il a été mis en évidence que l'incohérence induite par plasma sur un faisceau conduisait à la réduction de la rétrodiffusion Brillouin dans un plasma séparé. En revanche, cette incohérence ne parvient plus à compenser les effets hydrodynamiques se produisant par collision des plasmas lorsque ceux-ci sont suffisamment proches. Le couplage électromagnétique entre les plasmas affecte plus particulièrement la rétrodiffusion Raman, lorsque la rétrodiffusion du plasma de feuille traverse le plasma de mousse. Outre une réamplification du signal rétrodiffusé qui est un phénomène recherché dans l'amplification d'impulsions laser en milieu plasma, nous avons observé le développement de l'instabilité Raman dans une zone de plasma dominée par l'amortissement Landau ce qui est la signature d'effets cinétiques importants.
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