The direct and indirect drive schemes for inertial confinement fusion (ICF) make use of a large number of laser beams arranged in a symmetric angular distribution. The preferential decay geometry of the three waves resonant couplings, mainly responsible for backscattered light in single beam experiments, may then be deeply modified in the region of crossing beams where collective laser plasma instabilities could develop. Such instabilities can occur for laser beams having a common symmetry axis along which they drive a common daughter wave. The collective coupling results in an increase of the growth gain with the increase of the number of interacting beams and produce energy losses in new backward directions. We have taken advantage of the multiple beams of the Omega laser facility and of its large battery of diagnostics to study the physics related to this multiple beams interaction in the regimes of high temperature plasmas relevant of the direct and indirect drive schemes to ICF. Experiments performed in a planar open geometry have evidenced the large amplification of stimulated Raman scattering (SRS) electromagnetic waves almost transverse to the density gradient as theoretically predicted 40 years ago. This was achieved in long scale-length high-temperature plasmas in which two beams couple to the same scattered electromagnetic wave further demonstrating this multiple-beams collective SRS interaction. The collective nature of the coupling and the amplification at large angles from the density gradient increase the global SRS losses and produce light scattered in novel directions out of the planes of incidence of the beams. Indirect drive experiments were performed in rugby ball shaped Hohlraum irradiated by 40 beams. Large instantaneous (peak reflectivity >30%) Brillouin sidescattering was evidenced to originate from the collective Brillouin amplification of a shared ion acoustic wave driven along the Hohlraum axis by a cone of 10 beams. In this paper, the scattering geometry is detailed for the two types of collective instabilities showing that they produce light scattered in novel very precise directions located far from the original aperture of the beams where the diagnostics are usually set-up. This scattered light could be measured on Omega thanks to the flexibility of the facility. Key features of the light scattered by collective instabilities are identified that would allow to recognize their signatures in more complex, less diagnosed experiments.
慣性核融合（ICF）の直接駆動方式と間接駆動方式は、対称的な角度分布に配置された多数のレーザービームを利用する。単一ビーム実験において後方散乱光の主因となる3波共鳴結合の優先的な減衰は、ビームが交差する領域では、集団的レーザープラズマ不安定性が発生し得るため、大きく変化する可能性がある。このような不安定性は、共通の娘波を共通の対称軸に沿って駆動するレーザービームが存在する場合に発生し得る。集団的結合は、相互作用するビーム数の増加に伴う成長利得の増大をもたらし、新たな後方方向へのエネルギー損失を生じさせる。我々は、Omegaレーザー施設の多ビーム構成とその豊富な診断装置を活用し、直接駆動方式および間接駆動方式のICFに関連する高温プラズマの領域における、この多ビーム相互作用に関連する物理を研究した。平面開放幾何学配置での実験により、約40年前に理論的に予測された、密度勾配に対してほぼ横方向の誘導ラマン散乱（SRS）電磁波の大きな増幅が実証された。これは、2つのビームが同一の散乱電磁波に結合する長スケール長・高温プラズマにおいて達成され、この多ビーム集団的SRS相互作用をさらに実証するものである。集団的結合の性質と、密度勾配から大きな角度での増幅は、全体的なSRS損失を増大させ、ビーム入射面から外れた新規な方向への散乱光を生じさせる。間接駆動実験は、40ビームで照射されるラグビーボール形状のホーラム（黒体 cavity）内で実施された。大きな瞬間反射率（ピークで30%超）のブリルアン側方散乱が、10ビームのコーンによってホーラム軸に沿って駆動される共有イオン音波の集団的ブリルアン増幅に起因することが実証された。本論文では、2種類の集団的不安定性について散乱幾何学を詳細に示し、それらが、診断装置が通常設置されるビームの元の開口部から遠く離れた、新規で極めて正確な方向に散乱光を生成することを示す。この散乱光は、Omega施設の柔軟性により測定可能であった。集団的不安定性によって散乱された光の主要な特徴が特定され、これにより、より複雑で診断が少ない実験において、それらのシグネチャを認識することが可能となる。