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Faire fusionner deux faisceaux laser

Une actualité de l'Institut de Physique du CNRS. La mise en œuvre des lasers ultra-intenses qui seront prochainement produits par des sources telles que le laser MegaJoule (Bordeaux) nécessite de maitriser des phénomènes physiques pouvant conduire à la détérioration de la qualité optique des faisceaux. A cause de leur très forte intensité, ceux ci modifient de manière conséquente les propriétés optiques du milieu qu’ils traversent. Des physiciens du Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses (LULI – CNRS / Ecole Polytechnique), du Centre lasers intenses et applications (CELIA – Univ. de Bordeaux 1 / CNRS / CEA), de l’Université d’Osaka (Japon) et le Fox Chase Cancer Center de Philadelphie (USA) ont pour la première fois éclairci un de ces phénomènes fondamentaux, le couplage entre faisceaux lasers voisins. Ils ont observé et analysé comment et sous quelles conditions plusieurs faisceaux pouvaient se fondre en un seul.

L'un des objectifs du laser MegaJoule est l'étude des réactions de fusion contrôlée. Un grand nombre de faisceaux laser ultra intenses seront focalisés sur une même cible afin de créer et comprimer un plasma à des densités et températures suffisantes pour initier des réactions de fusion nucléaire.

Mettant en présence deux faisceaux laser intenses, l'équipe a pu observer, dans certaines conditions, le couplage de ces deux faisceaux pour former un faisceau unique en sortie du milieu, phénomène de « fusion lumineuse » qui peut être particulièrement dangereux pour les expériences de fusion nucléaire où on cherche au contraire à disposer d'un éclairement laser sur cible le plus homogène possible, et donc à prévenir la formation de tels agrégats lumineux. Les phénomènes d'agrégation entre faisceaux lumineux avaient déjà été mis en évidence dans des milieux solides ou gazeux, mais entre des faisceaux laser de bien moindre puissance et via des phénomènes physiques complètement différents. La physique en jeu dans ces expériences exploite une non-linéarité propre à la matière ionisée présente dans les expériences de fusion et la longue durée des impulsions lumineuses qui y sont utilisées.

Lire la suite de l'article sur le site de l'Institut de Physique du CNRS (avec un film montrant la formation d'un agrégat lumineux).