Numerical simulations of the focal spot generated by a set of laser beams : LMJ^⋆,⋆⋆

¹ CEA/CESTA, B.P. 2, 33114 Le Barp, France
e-mail: Antoine.Bourgeade@cea.fr
² Department of Mathematics, University of Nice, France
e-mail: Boniface.Nkonga@unice.fr

Abstract

In order to get the fusion of small capsules containing a deuterium-tritium nuclear fuel, the MegaJoule laser (LMJ) will focus a large number of laser beams inside a cylinder (Hohlraum) which contains the fusion capsule. In order to control this process we have to know as well as possible the electromagnetic field created by the laser beams on both Hohlraum’s apertures. This article describes a numerical tool which computes this electromagnetic field from the definition of the laser beams in front of the focusing gratings. Despite its apparent simplicity, this computation necessitates a two step plane wave decomposition and the size of the data requires the use of a parallel strategy with a large number of processors.

Résumé

Afin d’obtenir la fusion de petites cibles contenant du deuterium-tritium, le laser MégaJoule doit focaliser un grand nombre de faisceaux laser à l’intérieur d’un cylindre (Hohlraum) contenant une de ces cibles. La maîtrise de ce processus nécessite une bonne connaissance du champ électromagnétique induit par les faisceaux laser sur chacune des ouvertures du Hohlraum. Cet article décrit l’outil numérique mis au point pour le calcul de ce champ à partir de la description des faisceaux laser avant la focalisation. La simplicité du calcul n’est qu’apparente, puisque celui-ci a besoin d’une décomposition en ondes planes en deux étapes et que la taille des données nécessite l’utilisation d’un grand nombre de processeurs.