Accélération d’ions par interaction laser matière en régime de Ultra Haut Contraste

Grâce au développement récent des lasers ultra courts ( 1018 W/cm2), le domaine de l’interaction laser matière a beaucoup évolué ouvrant la possibilité de générer par laser des faisceaux de particules chargées à des énergies élevées (jusqu’à plusieurs dizaine de MeV). A ces intensités, les électrons de la cible ionisée sont accélérés à des vitesses relativistes via différents processus d’absorption de l’énergie laser et sont à l’origine de l’accélération des ions. La nature du mécanisme d’accélération est de sorte à donner lieu à des faisceaux d’ions énergétiques, de courte durée, de faible divergence et très laminaires, caractéristiques potentiellement très intéressantes pour différentes applications (fusion inertielle, diagnostics de plasmas denses voire protonthérapie). Cependant, pour nombre de ces applications, les énergies ioniques atteintes restent aujourd’hui insuffisantes suscitant un important effort de recherche visant à mieux comprendre et par conséquent optimiser les processus d’accélération. L’une des voies proposées consiste à d’augmenter l’énergie maximale des ions accélérés en réduisant l’épaisseur de la feuille qui sert de cible et fait l’objet du travail présenté ici. Pour cela, il est néanmoins nécessaire de s’affranchir du piédestal du faisceau laser susceptible de détruire la cible avant l’interaction avec l’impulsion principale elle-même. En implémentant un Double Miroir Plasma sur le laser UHI10 à Saclay, capable d’augmenter le contraste laser (rapport entre l’intensité de l’impulsion principale et celle du piédestal) de quatre ordres de grandeur, nous avons pu explorer l’interaction sur des cibles ultra minces (jusqu’à 10nm d’épaisseur). Ces conditions expérimentales, particulièrement adaptées à une meilleure compréhension de chaque étape de l’interaction, nous ont permis de dégager les particularités de ce régime de ultra haut contraste. Les perspectives ouvertes par le récent upgrade à 100 TW du laser UHI10 seront également discutées.