Laser–plasma interaction (LPI) physics is one the major issues for the realization of inertial fusion. Parametric instabilities may be driven by the incident laser beams during their propagation in the underdense plasma surrounding the fusion capsule. These instabilities may result in various effects detrimental to a good energy transfer from the laser beams to the target: the backscattering of the incident beams, the generation of energetic electrons which might preheat the fusion fuel, and the spoiling of the laser beam alignment. The control of the linear growth of these instabilities, together with the understanding of their nonlinear saturation mechanisms are therefore of fundamental importance for laser fusion. During the past few years, a series of new concepts have emerged, deeply modifying our approach to LPI physics. In particular, LPI experiments are now carried out with laser beams which are optically smoothed by means of random phase plates. Such beams are characterized inside the plasma by randomly distributed intensity maxima. Filamentation instabilities may locally increase the laser intensity maxima and deplete the electron density, leading to an intricate coupling between various nonlinear processes. One of the most striking features of this intricate coupling is the resulting ability of the plasma to induce additional temporal and spatial incoherence to the laser beams during their propagation. The increased incoherence may in turn reduce the level of backscattering instabilities.
レーザー・プラズマ相互作用(LPI)物理学は、慣性核融合の実現にとって主要な課題の一つである。入射レーザービームが核融合ターゲットを取り囲む低密度プラズマ中を伝搬する際に、パラメトリック不安定性が励起される可能性がある。これらの不安定性は、レーザーからターゲットへの効率的なエネルギー伝達を妨げる様々な悪影響を引き起こす可能性がある:すなわち、入射ビームの後方散乱、核融合燃料を予備加熱し得る高エネルギー電子の生成、およびレーザービームの集束性の劣化である。したがって、これらの線形成長の抑制と、その非線形飽和メカニズムの理解は、レーザー核融合にとって根本的に重要である。ここ数年、LPI物理学へのアプローチを根本的に変える一連の新しい概念が登場している。特に、現在のLPI実験では、ランダム位相板を用いて光学的に平滑化されたレーザービームが使用されている。このようなビームは、プラズマ内部においてランダムに分布した強度極大を特徴とする。フィラメント化不安定性は、レーザー強度の極大値を局所的に増大させ、電子密度を減少させる可能性があり、これにより様々な非線形過程の間の複雑な結合が生じる。この複雑な結合の最も顕著な特徴の一つは、伝搬中のレーザービームに追加の時間的・空間的非コヒーレンスをプラズマが誘起する能力である。この増大した非コヒーレンスは、結果として後方散乱不安定性のレベルを低減させる可能性がある。