Ce travail s'est attaché à démontrer théoriquement et expérimentalement l'intérêt d'une analyse spectrale de l'émission ionique radiale, croisée à l'observation quantitative des structures plasma excitées, pour cerner plus clairement les phénomènes en jeu au cours de l'interaction d'un laser avec un plasma. Le réglage fin des paramètres laser et plasma ont permis une étude paramétrique détaillée de l'interaction sur une large gamme de densité plasma. Lorsque l'on fait varier la densité plasma pic de très sous-dense à quasi-surdense, les distributions ioniques passent de piquées à maxwelliennes, et présentent de fortes modulations quand la durée de l'impulsion laser est proche de la demi-période plasma, i.e. proche de la résonance du sillage laser. Dans ce cas, le mécanisme d'accélération est différent de celui de l'explosion Coulombienne par l'intervention des effets du champ de sillage laser et du champ de la gaine plasma au bord du canal creusé par le laser. Par ailleurs, pour une densité plasma pic donnée et plus élevée que celle de la résonance, lorsque la longueur du gradient plasma est augmentée, l'accélération ionique est supprimée au profit de structures électromagnétiques fondamentales (soliton/vortex) clairement identifiées optiquement pour la première fois. Grâce à un protocole expérimental innovant, l'étude optique des champs magnétiques au sein de ces structures est à présent rendue possible. Enfin, proche de la densité critique, l'autofocalisation efficace du laser conduit à un dépôt très localisé de l'énergie laser, donnant naissance à une expansion électronique ultra-rapide (moins d'une picoseconde) et à la naissance d'un dipôle magnétique intense qui participe au chauffage des électrons. Pour ces études, des techniques et diagnostics ont été développés et testés simultanément avec succès. Il s'agit, d'une part, de jets de gaz submillimétriques à haute densité permettant une exploration localisée, stable et reproductible sur une large gamme de densités et de profils plasma, et d'autre part, d'interféromètre et polarimètre à hautes résolutions spatiales et temporelles afin d'observer la propagation laser et l'évolution des densités et champs au sein du plasma.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:pastel.archives-ouvertes.fr:pastel-00710430 |
| Date | 05 December 2011 |
| Creators | Sylla, François |
| Publisher | Ecole Polytechnique X |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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