Les sujets de thèses

2 sujets /LIDYL/PHI

Dernière mise à jour : 28-02-2020


• Optique - Optique laser - Optique appliquée

• Physique des plasmas et interactions laser-matière

 

Utilisation des milieux diffusants complexes pour la métrologie spatio-temporelle des lasers ultrabrefs

SL-DRF-20-0595

Domaine de recherche : Optique - Optique laser - Optique appliquée
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Physique à Haute Intensité (PHI)

Saclay

Contact :

Fabien QUÉRÉ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Fabien QUÉRÉ
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

01.69.08.10.89

Directeur de thèse :

Fabien QUÉRÉ
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

01.69.08.10.89

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/107/fabien.quere.html

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/PHI/

La technologie laser permet aujourd’hui de produire des impulsions de lumière cohérente d’une durée de quelques dizaines de femtosecondes seulement, avec des énergies allant jusqu’à plusieurs joules par impulsion. Ces faisceaux lasers sont susceptibles de présenter des couplages spatio-temporels, c’est-à-dire une dépendance spatiale de leurs propriétés temporelles, qui peuvent dégrader considérablement leurs performances. Notre groupe de recherche a développé ces dernières années différentes techniques pour mesurer la structure spatio-temporelle complète de telles faisceaux lasers. Ces techniques ont été démontrées sur différents lasers, parmi les plus puissants existants actuellement. Les prochains défis à relever dans ce domaine de la métrologie optique sont d'une part de mettre au point des techniques de mesure monocoup (c'est-à-dire ne nécessitant qu'un seul tir laser, contre plusieurs centaines actuellement), et de développer des méthodes pour contrôler la structure spatio-temporelle des faisceaux laser ultrabrefs. L'objectif de cette thèse sera d'apporter des solutions à ces deux problèmes, en utilisant les milieux diffusants complexes, qui sont étudiées depuis plusieurs années par de nombreux groupes de recherche et dont les propriétés sont de mieux en mieux comprises. Parce qu'ils introduisent des corrélations déterministes entre propriétés spatiales et spectrales de la lumière, ces milieux sont susceptibles d'être utilisés dans différentes configurations aussi bien pour mesurer que pour contrôler les propriétés spatio-temporelles des impulsions laser ultrabrèves.
Développement et benchmarking de nouvelles méthodes AMR-PIC 3D pour la simulation réaliste de l'interaction laser-matière et laser-vide quantique à intensité extrême

SL-DRF-20-0967

Domaine de recherche : Physique des plasmas et interactions laser-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Physique à Haute Intensité (PHI)

Saclay

Contact :

Henri VINCENTI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Henri VINCENTI
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

0169080376

Directeur de thèse :

Henri VINCENTI
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

0169080376

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/henri.vincenti/

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/PHI/

Le défi majeur de la la physique des champs forts ou physique des Ultra-Haute Intensité (UHI) est aujourd'hui de produire une source de lumière capable d'explorer de nouveaux régimes d'electrodynamique quantique (QED) encore inexplorés des grands accélérateurs. En particulier autour d'intensités proches de la limité de Schwinger (10^29W/cm^2), le vide devient instable et des paires e-/e+ peuvent être créées à même le vide. De tels processus physiques ne se produisent que dans les phénomènes astrophysiques les plus violents. Pouvoir les reproduire et les contrôler en laboratoire revet un intérêt fondamental immense.

Toutefois, à l'heure actuelle, les sources lumineuses les plus puissantes sur terre (lasers de puissance PetaWatt -PW) ne permettent de délivrer que des intensités proches de 10^22W.cm^-2. Atteindre la limite de Schwinger demande donc un changement de paradigme que nous venons de proposer dans le groupe Physique à Haute Intensité (PHI) du CEA. Notre solution consiste à utiliser un composant optique remarquable, auto-généré par le laser de puissance focalisé sur une cible solide, appelé 'miroir plasma relativiste courbé optiquement'. Au cours de la réflexion sur un tel miroir courbé, le champ réfléchi subit une forte intensification par compression temporelle Doppler et par focalisation sur des tailles de tâche plus petites que celles possible avec le champ incident. Le groupe PHI a récemment proposé d'utiliser la déformation du miroir plasma sous l'effet de la pression de radiation du faisceau laser incident pour focaliser fortement le champ réfléchi. Des simulations 3D préliminaires ont montré que ce schéma permettrait d'atteindre des intensités proches de 10^25W/cm^2, à partir desquels des effets de QED non-perturbatifs encore inexplorés se manifestent lors de l'interaction du faisceau réfléchi avec de la matière. Ceci constitue un premier jalon vers la limite de Schwinger.

A présent, le challenge principal à relever pour pouvoir atteindre la limite de Schwinger est de développer de nouveaux schémas réalistes pour courber beaucoup plus fortement la surface du miroir plasma. Dans ce contexte, le candidat devra développer et valider numériquement ces nouveaux schémas à l'aide de codes cinétiques de type Particle-In-Cell (PIC) 3D. Les simulations envisagées étant extrêmement coûteuses en temps de calcul du fait des grandes gammes d'échelles spatio-temporelles simulées, il devra dans un premier temps développer et benchmarker une technique de raffinement de maillage adaptatif proposée par le groupe du Dr. J-L Vay au Lawrence Berkeley National Lab (LBNL), dans lequel se déroulera la première phase de cette thèse. Au cours de la deuxième phase (au CEA), le candidat exploitera ce code pour répondre aux questions suivantes: quels sont les paramètres laser-plasma permettant d'atteindre la limite de Schwinger pour chaque schéma de focalisation envisagé’ A partir de quelle intensité produit-on des paires Schwinger avec le champ réfléchi’ Quelles sont les caractéristiques de ces paires’ Peut-on les détecter de manière claire dans les expériences’ De manière plus générale, comment obtenir des signatures claires des intensités atteintes au foyer du miroir plasma’ Le candidat devra également participer à l'interprétation des premières expériences de QED réalisées à l'aide de tels miroirs plasmas au cours de la thèse.


Retour en haut