Sommaire: Etude théorique du décalage spectral d’une impulsion laser se propageant dans un plasma
Introduction
Chapitre I L’interaction laser plasma
1. Introduction
2. Laser térawatt
3. Paramètres laser
4. Faisceaux gaussiens
5. Paramètres plasma
5.1 Les ondes plasmas
5.2 Ondes plasma de grande amplitude
5.3 Onde de sillage laser
5.3.1 Oscillation plasma
5.3.2 Génération d’une onde plasma par sillage laser
6. Mécanismes d’ionisation
6.1 Ionisation par effet tunnel
6.2 Ionisation induite par champ laser
7. Effets non linéaires
7.1 Force pondéromotrice
7.2 Auto focalisation
7.3 Déferlement
8. Généralités sur les accélérateurs
8.1 Accélération des électrons
8.2 Mécanismes d’accélération
8.2.1 Sillage laser
8.2.2 Battement d’ondes
9. L’allumeur rapide
Chapitre II La modification spectrale
1. Introduction
2. Equations d’onde
3. Equations fluides
4. Approximations
4.1. Approximation d’un plasma froid
4.2. Approximation unidimensionnelle
4.3. Approximation linéaire
4.4. Approximation quasi statique
4.5. Approximation d’un gaz ténu
4.6. Approximation des amplitudes lentement variables
5. Modification spectral
6. Calcul du spectre d’une impulsion laser
7. Calcul qualitatif de l’élargissement spectral
9. Conclusion
Conclusion
Extrait du mémoire étude théorique du décalage spectral d’une impulsion laser se propageant dans un plasma
Chapitre I: Physique de l’interaction laser plasma
1. Introduction
Depuis la réalisation du premier laser (Light Amplifier by Stimulated
Emission of Radiation) à rubis n’a fonctionné qu’en en 1960, on considère généralement que le principe d’émission stimulée fut postulé par Albert Einstein dès 1917 la place des lasers n’a cessé de croître dans le monde scientifique et dans notre vie quotidienne. En effet, les caractéristiques spécifiques et variées des lasers telles que la longueur d’onde, la durée d’émission, l’énergie, la puissance, la puissance par unité de surface De 1972 à 1985, les puissances maximales disponibles des lasers ont progressé rapidement, puis ont plafonné autour du térawatt (1012 watts) : la durée des impulsions s’est réduite, mais l’amplification des impulsions brèves reste limitée à de faibles énergies en raison des effets non linéaires destructeurs (auto focalisation) provoqués par la présence de fortes intensités dans les matériaux amplificateurs.
Un laser est composé d’une cavité résonante à miroirs dans laquelle la lumière peut effectuer des aller et retour sur elle-même et qui contient un milieu rendu amplificateur par une source externe d’énergie (optique, électronique) appelée pompe. Il existe trois grands types de milieux amplificateurs : les (hélium-néon, argon, dioxyde de carbone utilisé en métrologie et dans l’usinage des matériaux), les milieux solides (Yag : cristal de grenat d’aluminium à l’yttrium utilisé en industrie et en biomédecine, verre dopé au néodyme dans les lasers de puissance, arséniure de gallium dans les diodes laser) et les milieux liquides (colorants : rhodamine, coumarine en spectrophotométrie).
2. Laser térawatt
L’étude de l’interaction d’un champ électromagnétique avec un milieu atomique dans le régime basse fréquence Est l’énergie d’ionisation de l’atome considéré), nécessite l’utilisation d’éclairements laser très intenses (typiquement supérieurs à 215 1/10 cmw). Pendant de nombreuses années, les systèmes à base d’amplificateurs solides ont su fournir aux utilisateurs, des lasers de plus en plus puissants. Une certaine saturation des performances est cependant apparue dans les années soixante-dix. La puissance limite accessible dans les barreaux de type NdYag, par exemple, est de l’ordre de quelques / cmGw. Si l’on souhaite utiliser des installations de dimensions modestes, le diamètre des barreaux amplificateurs doit être limité à quelques centimètres, ce qui permet d’atteindre des puissances maximales de l’ordre du gigawatt. Avec des impulsions bien focalisées, on peut ainsi obtenir un éclairement de l’ordre 2/10 cmw. 215 Une idée, issue du domaine des radars de puissance, est venue donner un souffle nouveau à ce type de laser. Le principe consiste à amplifier une impulsion de longue durée, de façon à ne pas dépasser la densité de puissance critique dans des barreaux amplificateurs de faibles dimensions, puis à comprimer temporellement cette impulsion de façon à augmenter la puissance.
Réduire la durée de l’impulsion après amplification de ns1 à ps1, permet de gagner un facteur mille sur la puissance accessible. Le principe du laser térawatt se résume comme suit L’impulsion laser est générée dans un oscillateur, elle est ensuite étalée temporellement et élargie spectralement, puis elle est amplifiée et enfin comprimée temporellement.
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