EXPERIENCE DE BATTEMENT D'ONDES LASER EN VUE DE L'ACCELERATION DE PARTICULES. CREATION D'UNE ONDE PLASMA RELATIVISTE ET OBSERVATION DE L'INSTABILITE MODULATIONNELLE

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Book Synopsis EXPERIENCE DE BATTEMENT D'ONDES LASER EN VUE DE L'ACCELERATION DE PARTICULES. CREATION D'UNE ONDE PLASMA RELATIVISTE ET OBSERVATION DE L'INSTABILITE MODULATIONNELLE by : Frédéric Moulin

Download or read book EXPERIENCE DE BATTEMENT D'ONDES LASER EN VUE DE L'ACCELERATION DE PARTICULES. CREATION D'UNE ONDE PLASMA RELATIVISTE ET OBSERVATION DE L'INSTABILITE MODULATIONNELLE written by Frédéric Moulin and published by . This book was released on 1993 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: DANS MA THESE SONT PRESENTES LES RESULTATS OBTENUS SUR LE BATTEMENT ENTRE DEUX ONDES LASERS ND-YLF ET ND-YAG DANS UN PLASMA HOMOGENE DE DENSITE CONNUE. L'EXPERIENCE MONTRE ALORS QU'UNE ONDE PLASMA INTENSE EST GENEREE COLINEAIREMENT AUX LASERS, AVEC UNE VITESSE DE PHASE PROCHE DE LA VITESSE DE LA LUMIERE. L'INTERET D'OBTENIR UNE TELLE ONDE TIENT EN DEUX POINTS: LE PREMIER CONCERNE L'UTILISATION EVENTUELLE DE CETTE ONDE PLASMA POUR L'ACCELERATION DE PARTICULES. UNE ONDE ELECTRONIQUE EST EN EFFET CARACTERISEE PAR UN CHAMP ELECTRIQUE LONGITUDINAL TRES ELEVE, QUE L'ON ESTIME DANS NOTRE EXPERIENCE, DE L'ORDRE DU GIGAVOLT/METRE (1 MILLIARD DE VOLTS PAR METRE). CETTE FORTE AMPLITUDE, QUI DEPASSE LARGEMENT LES CHAMPS UTILISES DANS LES ACCELERATEURS ACTUELLEMENT EN SERVICE, NOUS LAISSE RELATIVEMENT OPTIMISTE QUANT A L'AVENIR DES PLASMAS DANS CE DOMAINE; LE SECOND POINT INTERESSE PLUS DIRECTEMENT LA PHYSIQUE DES PLASMAS. NOUS AVONS EFFECTIVEMENT MIS EN EVIDENCE, POUR LA PREMIERE FOIS DANS CE TYPE D'EXPERIENCES, UN COUPLAGE INSTABLE ENTRE L'ONDE PLASMA EXCITEE PAR LE BATTEMENT ET DES PERTURBATIONS IONIQUES. CE PROCESSUS, ETUDIE TOUT AU LONG DE LA THESE, PORTE LE NOM D'INSTABILITE MODULATIONNELLE

CREATION DE PLASMAS HOMOGENES POUR L'EXCITATION D'ONDES PLASMA RELATIVISTES PAR BATTEMENT D'ONDES LASER

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Book Synopsis CREATION DE PLASMAS HOMOGENES POUR L'EXCITATION D'ONDES PLASMA RELATIVISTES PAR BATTEMENT D'ONDES LASER by : JEAN-RAPHAEL.. MARQUES

Download or read book CREATION DE PLASMAS HOMOGENES POUR L'EXCITATION D'ONDES PLASMA RELATIVISTES PAR BATTEMENT D'ONDES LASER written by JEAN-RAPHAEL.. MARQUES and published by . This book was released on 1992 with total page pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: DANS CETTE THESE SONT ETUDIES PLUSIEURS POINTS RELATIFS A L'ACCELERATION DE PARTICULES PAR BATTEMENT D'ONDES LASERS DANS UN PLASMA. UNE PREMIERE PARTIE THEORIQUE EXPLIQUE COMMENT LA FORCE PONDEROMETRICE ASSOCIE A UN LASER PERMET DE CREER UNE ONDE DE CHAMP ELECTROSTATIQUE DE FORTE AMPLITUDE ET DE VITESSE DE PHASE RELATIVISTE. LES DIFFERENTS MECANISMES QUI PEUVENT LIMITER L'AMPLITUDE DE L'ONDE Y SONT DETAILLES. LA DEUXIEME PARTIE EST CONSACREE A LA CREATION DES PLASMAS HOMOGENES NECESSAIRES AUX EXPERIENCES DE BATTEMENT D'ONDES. LE PLASMA EST CREE PAR MULTIPHOTOIONISATION D'UN GAZ D'HYDROGENE OU DE DEUTERIUM. UN DIAGNOSTIC BASE SUR LA DIFFUSION THOMSON DU LASER PERMET DE MESURER L'EVOLUTION DU PLASMA. UN SOIN TOUT PARTICULIER EST PORTE SUR L'EVOLUTION TEMPORELLE DE LA DENSITE ELECTRONIQUE. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT COMPARES A DES MODELES NUMERIQUES SIMPLES. LA DERNIERE PARTIE PRESENTE LES RESULTATS DE NOS EXPERIENCES DE BATTEMENT D'ONDES. DES ONDES PLASMA ELECTRONIQUES DE FORTE AMPLITUDE SONT CREEES LORSQUE LA FREQUENCE PLASMA EST PROCHE DE LA DIFFERENCE DE FREQUENCE DES DEUX LASERS. LES CHAMPS LONGITUDINAUX ASSOCIES A CES ONDES SONT COMPRIS ENTRE 0,3 ET 1,5 GV/M. LA DECOMPOSITION DE L'ONDE PLASMA RELATIVISTE VIA L'INSTABILITE MODULATIONNELLE A ETE OBSERVEE POUR LA PREMIERE FOIS. UNE CONCLUSION IMPORTANTE DE CE TRAVAIL EST LA MISE EN EVIDENCE DE L'INFLUENCE DES IONS, A LA FOIS SUR L'HOMOGENEITE DU PLASMA ET SUR LA SATURATION DE L'ONDE PLASMA

Interaction d'une impulsion laser intense avec un plasma sous dense dans le régime relativiste

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Book Synopsis Interaction d'une impulsion laser intense avec un plasma sous dense dans le régime relativiste by : Julien Moreau

Download or read book Interaction d'une impulsion laser intense avec un plasma sous dense dans le régime relativiste written by Julien Moreau and published by . This book was released on 2018 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: De part ses nombreuses applications scientifiques et sociétales comme la radiographie protonique ou encore la protonthérapie, l'accélération d'ions par laser suscite un grand intérêt. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre et présente une étude de l'interaction d'une impulsion laser d'intensité relativiste avec un plasma de densité modérée. Dans ce régime, le plasma est transparent à l'onde laser et les électrons oscillent à des vitesses relativistes dans le champ de l'onde incidente. Ces conditions sont favorables à un transfert efficace de l'énergie laser vers le plasma, et donc sont intéressantes pour l'accélération d'ions par laser. Ce régime permet également la création de solitons électromagnétiques et acoustiques dont les mécanismes de formation et les propriétés nécessitent une meilleur compréhension. Nous réalisons une étude détaillée de simulations Particle-In-Cell (réalisées avec le code OCEAN) de l'interaction d'une impulsion laser intense avec un plasma sous dense. Nous montrons que la diffusion Raman stimulée (SRS) dans le régime relativiste est le principal processus responsable de l'absorption de l'énergie laser par le plasma et qu'il est, en outre, très efficace puisqu'il permet de transférer près de 70 % de l'énergie de l'impulsion laser aux électrons. Cette instabilité apparaît dans des plasmas dont la densité est nettement supérieure à la densité quart-critique du fait de la diminution de la fréquence plasma électronique et se développe sur des temps très courts. Il permet ainsi un chauffage homogène des électrons tout le long de la propagation de l'impulsion laser à travers le plasma. Ces électrons participent à la détente du plasma, et créent sur ses bords raids un champ électrostatique permettant l'accélération des ions. Ces derniers gagnent 30 % de l'énergie laser initiale. Nous avons aussi développé un modèle simple qui permet de prédire et donc d'optimiser le taux de rétro-diffusion du plasma du fait du développement de l'instabilité SRS. Nous nous intéressons également à la séquence des processus permettant la formation des cavités électromagnétiques. Cette analyse souligne le rôle joué par l'instabilité modulationnelle ou de Benjamin-Feir sur le front de l'impulsion laser qui est divisée en un train de plusieurs solitons électromagnétiques. À l'aide d'une étude détaillée, nous montrons que ces solitons excitent des ondes plasmas dans leur sillage en se propageant dans le plasma, perdent de l'énergie et finissent par être piégés. Ils forment également des dépressions (cavités) des densités électroniques et ioniques du plasma. Ces cavités sont des pièges pour les champs électromagnétiques rayonnés par le plasma (par exemple du fait de l'instabilité SRS) et survivent grâce à un équilibre entre la pression de radiation des champs piégés et les pressions cinétiques électroniques à leurs bords. Ces cavités absorbent une part importante de l'énergie laser mais elles n'en conservent qu'une partie sous forme d'énergie électromagnétique piégée. Le reste de l'énergie permet l'expansion de la cavité, la génération de solitons acoustiques supersoniques et l'accélération de particules.

INTERACTION D'IMPULSIONS LASER ULTRA-COURTES ET ULTRA-INTENSES AVEC DES PLASMAS SOUS DENSES

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Book Synopsis INTERACTION D'IMPULSIONS LASER ULTRA-COURTES ET ULTRA-INTENSES AVEC DES PLASMAS SOUS DENSES by : ANDREI.. SOLODOV

Download or read book INTERACTION D'IMPULSIONS LASER ULTRA-COURTES ET ULTRA-INTENSES AVEC DES PLASMAS SOUS DENSES written by ANDREI.. SOLODOV and published by . This book was released on 2000 with total page 134 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: DIFFERENTS ASPECTS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION ULTRA-COURTE ET ULTRA-INTENSE AVEC UN PLASMA SOUS-DENSE ONT ETE ETUDIES ANALYTIQUEMENT ET NUMERIQUEMENT. CES ETUDES PRESENTENT UN INTERET POUR L'ACCELERATION LASER DE PARTICULES DANS LES PLASMAS, LES LASERS A RAYONS X, LA GENERATION D'HARMONIQUES D'ORDRE ELEVE, LE CONCEPT D'ALLUMEUR RAPIDE POUR LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. ON A UTILISE LE CODE PARTICULAIRE RELATIVISTE WAKE DEVELOPPE PRECEDEMMENT A L'ECOLE POLYTECHNIQUE. CE CODE A ETE MODIFIE AU COURS DE LA THESE POUR TRAITER LE MOUVEMENT DES IONS, POUR CALCULER DES TRAJECTOIRES D'ELECTRONS TESTS, ET POUR INCLURE DES DIAGNOSTICS DIVERS SUR LES CHAMPS ET LES PARTICULES. LES SUJETS TRAITES DANS CETTE THESE SONT LES SUIVANTS : L'ACCELERATION DE PHOTONS DANS LE SILLAGE D'UNE IMPULSION LASER COURTE ET INTENSE, LA VITESSE DE PHASE DE L'ONDE PLASMA DANS LE SILLAGE D'UNE IMPULSION LASER AUTO-MODULEE, LA CANALISATION RELATIVISTE D'IMPULSION LASER DE DUREE DE L'ORDRE DE LA PERIODE PLASMA, LA DYNAMIQUE IONIQUE DANS LE SILLAGE, LE DEFERLEMENT. ENFIN ON A SIMULE 3 EXPERIENCES DE PROPAGATION D'ONDE LASER ET D'ACCELERATION D'ELECTRONS. VOICI LES PRINCIPAUX RESULTATS DE LA THESE : LA REDUCTION DE LA VITESSE DE PHASE DE L'ONDE PLASMA DANS LE CAS D'UNE IMPULSION LASER AUTO-MODULEE NE JOUE QUE DANS LE CAS D'UN CANAL PREFORME POUR LE GUIDAGE DE L'ONDE LASER. ON A TROUVE DES STRUCTURES SELF-SIMILAIRES POUR DECRIRE LE GUIDAGE RELATIVISTE D'UNE IMPULSION COURTE DANS UN PLASMA. ON A DEMONTRE LA PROPAGATION AUTO-GUIDEE D'IMPULSION INITIALEMENT GAUSSIENNES DE QUELQUES PERIODES PLASMA. ON A MONTRE QUE LA FORCE PONDEROMOTRICE DE L'ONDE PLASMA EXCITEE PAR L'IMPULSION LASER FORME UN CANAL ET LE DEFERLEMENT DANS CE CANAL A ETE ANALYSE EN DETAIL. LES EFFICACITES DE L'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS LE CHAMP LASER ET DANS L'ONDE PLASMA ONT ETE COMPAREES. LE DECALAGE EN FREQUENCE D'UNE SONDE SE PROPAGEANT DANS LE SILLAGE PLASMA A ETE ETUDIE DANS DES CONDITIONS CORRESPONDANT A DES EXPERIENCES ACTUELLES.

EXPERIENCE D'ACCELERATION D'ELECTRONS A L'AIDE D'UNE ONDE PLASMA CREEE PAR LE BATTEMENT DE DEUX IMPULSIONS LASER. ETUDE DU MONITEUR DE FAISCEAU D'ELECTRONS DE 3 MEV UTILISANT LE RAYONNEMENT DE TRANSITION OPTIQUE ET DU SPECTROGRAPHE MAGNETIQUE

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Book Synopsis EXPERIENCE D'ACCELERATION D'ELECTRONS A L'AIDE D'UNE ONDE PLASMA CREEE PAR LE BATTEMENT DE DEUX IMPULSIONS LASER. ETUDE DU MONITEUR DE FAISCEAU D'ELECTRONS DE 3 MEV UTILISANT LE RAYONNEMENT DE TRANSITION OPTIQUE ET DU SPECTROGRAPHE MAGNETIQUE by : ARNO.. SPECKA

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ETUDE DU SILLAGE LASER

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Book Synopsis ETUDE DU SILLAGE LASER by : Fabien Dorchies

Download or read book ETUDE DU SILLAGE LASER written by Fabien Dorchies and published by . This book was released on 1998 with total page 266 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: DANS LE BUT D'ACCELERER DES PARTICULES CHARGEES AVEC DES CHAMPS ELECTRIQUES SUPERIEURS AUX LIMITES ACTUELLES DES CAVITES ACCELERATRICES CONVENTIONNELLES (DE L'ORDRE DE 100 MV/M), PLUSIEURS MECANISMES UTILISANT UNE ONDE PLASMA ELECTRONIQUE EXCITEE PAR LA FORCE PONDEROMOTRICE D'UNE IMPULSION LASER INTENSE ONT ETE PROPOSES. PARMI CEUX-CI, LE SILLAGE LASER SEMBLE LE PLUS PROMETTEUR : UNE IMPULSION LASER ULTRA-COURTE ( 1 PS) ET ULTRA-INTENSE ( 10#1#7 W.CM##2) SE PROPAGEANT DANS UN PLASMA SOUS-DENSE (DE L'ORDRE DE 10#1#7 ELECTRONS PAR CM#3), EXCITE DANS SON SILLAGE UNE ONDE PLASMA ELECTRONIQUE DE FORTE AMPLITUDE. LE CHAMP ELECTRIQUE LONGITUDINAL ASSOCIE A CETTE ONDE PEUT ETRE TRES ELEVE ET ACCELERER EFFICACEMENT DES ELECTRONS INJECTES. CETTE THESE PRESENTE UNE ETUDE EXPERIMENTALE DE CE MECANISME. DANS UN PREMIER TEMPS, L'ONDE PLASMA EXCITEE PAR SILLAGE LASER A ETE MESUREE OPTIQUEMENT EN UTILISANT LE DIAGNOSTIC D'INTERFEROMETRIE FREQUENTIELLE. CETTE PREMIERE SERIE D'EXPERIENCES A PERMIS DE MONTRER LA VALIDITE DE LA THEORIE LINEAIRE DU SILLAGE DANS UN REGIME FORTEMENT RADIAL, JUSQU'A UNE AMPLITUDE RELATIVE DE L'ORDRE DE 100%. UNE EXPERIENCE A ETE CONCUE ET ETUDIEE DANS UN REGIME LONGITUDINAL. LORS D'UNE AUTRE EXPERIENCE, DES ELECTRONS ONT ETE INJECTES DANS L'ONDE PLASMA. DES ELECTRONS ACCELERES PAR UN CHAMP DE L'ORDRE DE 1 GV/M ONT ETE OBSERVES. A NOUVEAU, LA THEORIE LINEAIRE DU SILLAGE PERMET DE RENDRE COMPTE DES RESULTATS OBSERVES. CETTE EXPERIENCE A NOTAMMENT MONTRE L'INFLUENCE DES CHAMPS ELECTRIQUES RADIAUX ASSOCIES A L'ONDE PLASMA SUR LA QUALITE DE L'ACCELERATION. CETTE ACCELERATION EST LIMITEE PAR LA LONGUEUR SUR LAQUELLE EXISTE L'ONDE PLASMA, C'EST A DIRE PAR LA LONGUEUR DE RAYLEIGH DU FAISCEAU LASER. UN MOYEN D'AUGMENTER LE GAIN D'ENERGIE DES ELECTRONS EST DE GUIDER L'IMPULSION LASER INTENSE SUR DE PLUS GRANDES LONGUEURS. DANS CETTE OPTIQUE, UNE PREMIERE EXPERIENCE DE GUIDAGE DANS UN CAPILLAIRE DIELECTRIQUE CREUX A ETE REALISEE.

Etude expérimentale de l'interaction d'un laser Terawatt avec un plasma sous-dense : production d'une source brillante et courte d'électrons relativistes

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Book Synopsis Etude expérimentale de l'interaction d'un laser Terawatt avec un plasma sous-dense : production d'une source brillante et courte d'électrons relativistes by : Jérôme Faure

Download or read book Etude expérimentale de l'interaction d'un laser Terawatt avec un plasma sous-dense : production d'une source brillante et courte d'électrons relativistes written by Jérôme Faure and published by . This book was released on 2001 with total page 500 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Cette thèse constitue une étude experimentale qui s'inscrit dans le cadre de l'interaction laser-plasma en régime relativiste. Le couplage du laser au plasma provoque l'apparition de nombreux phénomènes nonlinéaires tels que l'autofocalisation relativiste, les instabilités Raman, I'excitation et le déferle-ment d'ondes plasma. Dans ce régime dit du "sillage automodulé", ces effets se combinent et aboutissent à l'accélération des électrons du plasma à des vitesses relativistes. Dans une première partie, les effets nonlinéaires ont d'abord été étudiés. Une méthode originale utilisant des impulsions laser à dérive de fréquence a permis de mesurer la dynamique temporelle des instabilités Raman. Les ré-sultats ont montré que l'instabilité Raman arrière a lieu sur le front montant de l'impulsion et que le Raman avant est plutôt situé en queue d'impulsion. L'autofocalisation a également été étudiée à l'aide d'un diagnostic d'ombro-scopie. Les résultats ont montré que la puissance n'est pas le seul paramètre régissant l'autofocalisation : la durée de l'impulsion laser doit être comparée au temps de mouvement des particules dans le plasma: Wp-1 pour les électrons et Wpi-1 pour les ions. En particulier, lorsque la durée d'impulsion est trop courte, I'autofocalisation relativiste n'a pas lieu. Dans une deuxième partie, on discute de la production d'une source d'électrons relativistes (O à 70 MeV) à partir d'un laser à 10 Hz (35 fs, 600 mJ). Cette source d'électrons brillante (10 puissance 10 électrons), à spectre Maxwellien et potentiellement courte (

CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'INTERACTION LASER-MATIERE A TRES HAUT FLUX (10#1#9W/CM#2)

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Book Synopsis CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'INTERACTION LASER-MATIERE A TRES HAUT FLUX (10#1#9W/CM#2) by : GERARD.. MALKA

Download or read book CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'INTERACTION LASER-MATIERE A TRES HAUT FLUX (10#1#9W/CM#2) written by GERARD.. MALKA and published by . This book was released on 1997 with total page 214 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE COMPRENDRE ET D'ANALYSER LES PROCESSUS PHYSIQUES SUSCEPTIBLES D'ACCELERER DES ELECTRONS A DES ENERGIES RELATIVISTES, LORS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION LASER ULTRA INTENSE (ECLAIREMENT LASER SUPERIEUR A 10#1#9W/CM#2) AVEC DES ELECTRONS DANS LE VIDE OU UN PLASMA. CES TRAVAUX S'INSCRIVENT DANS LE CADRE DE LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL AVEC LA NOUVELLE APPROCHE DE L'ALLUMEUR RAPIDE. CETTE THESE SE COMPOSE DE TROIS ETUDES EXPERIMENTALES SUR L'ACCELERATION D'ELECTRONS. LES RESULTATS DE CES EXPERIENCES SONT INTERPRETES EN LES COMPARANT A CEUX DONNES PAR DES MODELES THEORIQUES PRESENTES DANS CE RAPPORT : (I) L'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS LE VIDE PAR L'IMPULSION LASER EST MISE EN EVIDENCE EXPERIMENTALEMENT. DES ELECTRONS D'ENERGIE INITIALE DE 1 A 10 KEV ENVIRON, SONT ACCELERES A DES ENERGIES VOISINES DE 1 MEV. CES RESULTATS SONT EN BON ACCORD AVEC DES SIMULATIONS DE PROPAGATION D'ELECTRONS LIBRES SOUMIS A UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE INTENSE, SPATIALEMENT ET TEMPORELLEMENT FINIE. (II) LE ROLE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE DANS LA PRODUCTION D'ELECTRONS RELATIVISTES (0,4 A 3 MEV) LORS DE L'INTERACTION D'UN FAISCEAU LASER ULTRA INTENSE AVEC UN PLASMA SURDENSE ET PRESENTANT UN PROFIL DE DENSITE TRES RAIDE EST ICI DEMONTRE EXPERIMENTALEMENT. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT EN BON ACCORD AVEC UN MODELE D'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS CE REGIME OU LA TEMPERATURE CHAUDE T#H EST EGALE A L'ENERGIE D'OSCILLATION D'UN ELECTRON DANS LE CHAMP LASER. (III) DANS LE CAS DE L'ACCELERATION D'ELECTRONS (0,5 A 20 MEV), LORS DE L'INTERACTION DU FAISCEAU LASER AVEC UN PLASMA PREFORME SOUS CRITIQUE ET LONG, DEUX TEMPERATURES SUPRATHERMIQUES ET DES CANAUX DE CREUSEMENT DE DENSITE ELECTRONIQUE SONT OBSERVES. CES OBSERVATIONS SONT A PRIORI LA SIGNATURE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE OU DE LA DIFFUSION RAMAN AVANT DANS UN CANAL CREE PAR L'AUTOFOCALISATION PONDEROMOTIVE ET RELATIVISTE DE L'IMPULSION LASER.