Broadband lasers have the potential to mitigate cross-beam energy transfer (CBET) in direct-drive inertial confinement fusion (ICF) experiments. A quantitative assessment of the bandwidth required for CBET mitigation necessitates the development of broadband ray-based CBET models that can be implemented in the radiation-hydrodynamic codes that are used to design ICF experiments. Two different approaches to broadband ray-based CBET modeling (discrete and fixed spectrum) are developed and compared to wave-based calculations. Both approaches give good agreement with wave-based calculations in ICF-relevant configurations. Full-scale 3D calculations show that the bandwidth required for adequate CBET mitigation increases with increasing scale and drive intensity.

1.
J.
Nuckolls
,
L.
Wood
,
A.
Thiessen
, and
G.
Zimmerman
,
Nature
239
,
139
(
1972
).
2.
R. S.
Craxton
,
K. S.
Anderson
,
T. R.
Boehly
,
V. N.
Goncharov
,
D. R.
Harding
,
J. P.
Knauer
,
R. L.
McCrory
,
P. W.
McKenty
,
D. D.
Meyerhofer
,
J. F.
Myatt
,
A. J.
Schmitt
,
J. D.
Sethian
,
R. W.
Short
,
S.
Skupsky
,
W.
Theobald
,
W. L.
Kruer
,
K.
Tanaka
,
R.
Betti
,
T. J. B.
Collins
,
J. A.
Delettrez
,
S. X.
Hu
,
J. A.
Marozas
,
A. V.
Maximov
,
D. T.
Michel
,
P. B.
Radha
,
S. P.
Regan
,
T. C.
Sangster
,
W.
Seka
,
A. A.
Solodov
,
J. M.
Soures
,
C.
Stoeckl
, and
J. D.
Zuegel
,
Phys. Plasmas
22
,
110501
(
2015
).
3.
S.
Atzeni
and
J.
Meyer-ter Vehn
,
The Physics of Inertial Fusion: Beam Plasma Interaction, Hydrodynamics, Hot Dense Matter
, International Series of Monographs on Physics (
Clarendon
,
Oxford
,
2004
).
4.
C. J.
Randall
and
J. R.
Albritton
,
Phys. Fluids
24
,
1474
(
1981
).
5.
W. L.
Kruer
,
S. C.
Wilks
,
B. B.
Afeyan
, and
R. K.
Kirkwood
,
Phys. Plasmas
3
,
382
(
1996
).
6.
C. J.
McKinstrie
,
J. S.
Li
,
R. E.
Giacone
, and
H. X.
Vu
,
Phys. Plasmas
3
,
2686
(
1996
).
7.
I. V.
Igumenshchev
,
D. H.
Edgell
,
V. N.
Goncharov
,
J. A.
Delettrez
,
A. V.
Maximov
,
J. F.
Myatt
,
W.
Seka
,
A.
Shvydky
,
S.
Skupsky
, and
C.
Stoeckl
,
Phys. Plasmas
17
,
122708
(
2010
).
8.
I. V.
Igumenshchev
,
W.
Seka
,
D. H.
Edgell
,
D. T.
Michel
,
D. H.
Froula
,
V. N.
Goncharov
,
R. S.
Craxton
,
L.
Divol
,
R.
Epstein
,
R.
Follett
,
J. H.
Kelly
,
T. Z.
Kosc
,
A. V.
Maximov
,
R. L.
McCrory
,
D. D.
Meyerhofer
,
P.
Michel
,
J. F.
Myatt
,
T. C.
Sangster
,
A.
Shvydky
,
S.
Skupsky
, and
C.
Stoeckl
,
Phys. Plasmas
19
,
056314
(
2012
).
9.
P.
Michel
,
L.
Divol
,
E. A.
Williams
,
C. A.
Thomas
,
D. A.
Callahan
,
S.
Weber
,
S. W.
Haan
,
J. D.
Salmonson
,
N. B.
Meezan
,
O. L.
Landen
,
S.
Dixit
,
D. E.
Hinkel
,
M. J.
Edwards
,
B. J.
MacGowan
,
J. D.
Lindl
,
S. H.
Glenzer
, and
L. J.
Suter
,
Phys. Plasmas
16
,
042702
(
2009
).
10.
P.
Michel
,
W.
Rozmus
,
E. A.
Williams
,
L.
Divol
,
R. L.
Berger
,
S. H.
Glenzer
, and
D. A.
Callahan
,
Phys. Plasmas
20
,
056308
(
2013
).
11.
P.
Michel
,
L.
Divol
,
E. A.
Williams
,
S.
Weber
,
C. A.
Thomas
,
D. A.
Callahan
,
S. W.
Haan
,
J. D.
Salmonson
,
S.
Dixit
,
D. E.
Hinkel
,
M. J.
Edwards
,
B. J.
MacGowan
,
J. D.
Lindl
,
S. H.
Glenzer
, and
L. J.
Suter
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
025004
(
2009
).
12.
P.
Michel
,
S. H.
Glenzer
,
L.
Divol
,
D. K.
Bradley
,
D.
Callahan
,
S.
Dixit
,
S.
Glenn
,
D.
Hinkel
,
R. K.
Kirkwood
,
J. L.
Kline
,
W. L.
Kruer
,
G. A.
Kyrala
,
S. L.
Pape
,
N. B.
Meezan
,
R.
Town
,
K.
Widmann
,
E. A.
Williams
,
B. J.
MacGowan
,
J.
Lindl
, and
L. J.
Suter
,
Phys. Plasmas
17
,
056305
(
2010
).
13.
J. W.
Bates
,
J. F.
Myatt
,
J. G.
Shaw
,
R. K.
Follett
,
J. L.
Weaver
,
R. H.
Lehmberg
, and
S. P.
Obenschain
,
Phys. Rev. E
97
,
061202
(
2018
).
14.
D.
Eimerl
and
A. J.
Schmitt
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
58
,
115006
(
2016
).
15.
Y.
Zhao
,
L. L.
Yu
,
J.
Zheng
,
S. M.
Weng
,
C.
Ren
,
C. S.
Liu
, and
Z. M.
Sheng
,
Phys. Plasmas
22
,
052119
(
2015
).
16.
H. Y.
Zhou
,
C. Z.
Xiao
,
D. B.
Zou
,
X. Z.
Li
,
Y.
Yin
,
F. Q.
Shao
, and
H. B.
Zhuo
,
Phys. Plasmas
25
,
062703
(
2018
).
17.
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
J. F.
Myatt
,
C.
Dorrer
,
D. H.
Froula
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Plasmas
26
,
062111
(
2019
).
18.
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
J. F.
Myatt
,
J. P.
Palastro
,
R. W.
Short
, and
D. H.
Froula
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
135005
(
2018
).
19.
J. W.
Bates
,
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
S. P.
Obenschain
,
R. H.
Lehmberg
,
J. F.
Myatt
,
J. L.
Weaver
,
D. M.
Kehne
,
M. F.
Wolford
,
M. C.
Myers
, and
T. J.
Kessler
,
High Energy Dens. Phys.
36
,
100772
(
2020
).
20.
D. H.
Edgell
,
R. K.
Follett
,
I. V.
Igumenshchev
,
J. F.
Myatt
,
J. G.
Shaw
, and
D. H.
Froula
,
Phys. Plasmas
24
,
062706
(
2017
).
21.
J. A.
Marozas
,
M.
Hohenberger
,
M. J.
Rosenberg
,
D.
Turnbull
,
T. J. B.
Collins
,
P. B.
Radha
,
P. W.
McKenty
,
J. D.
Zuegel
,
F. J.
Marshall
,
S. P.
Regan
,
T. C.
Sangster
,
W.
Seka
,
E. M.
Campbell
,
V. N.
Goncharov
,
M. W.
Bowers
,
J. M. G.
Di Nicola
,
G.
Erbert
,
B. J.
MacGowan
,
L. J.
Pelz
, and
S. T.
Yang
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
085001
(
2018
).
22.
J. P.
Palastro
,
J. G.
Shaw
,
R. K.
Follett
,
A.
Colaïtis
,
D.
Turnbull
,
A. V.
Maximov
,
V. N.
Goncharov
, and
D. H.
Froula
,
Phys. Plasmas
25
,
123104
(
2018
).
23.
D.
Turnbull
,
A. V.
Maximov
,
D.
Cao
,
A. R.
Christopherson
,
D. H.
Edgell
,
R. K.
Follett
,
V.
Gopalaswamy
,
J. P.
Knauer
,
J. P.
Palastro
,
A.
Shvydky
,
C.
Stoeckl
,
H.
Wen
, and
D. H.
Froula
,
Phys. Plasmas
27
,
102710
(
2020
).
24.
S. P.
Obenschain
,
A. J.
Schmitt
,
J. W.
Bates
,
M. F.
Wolford
,
M. C.
Myers
,
M. W.
McGeoch
,
M.
Karasik
, and
J. L.
Weaver
,
Philos. Trans. R. Soc., A
378
,
20200031
(
2020
).
25.
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
J. F.
Myatt
,
D. H.
Froula
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Rev. E
101
,
043214
(
2020
).
26.
H.
Wen
,
R. K.
Follett
,
A. V.
Maximov
,
D. H.
Froula
,
F. S.
Tsung
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Plasmas
28
,
042109
(
2021
).
27.
A. G.
Seaton
,
L.
Yin
,
R. K.
Follett
,
B. J.
Albright
, and
A.
Le
,
Phys. Plasmas
29
,
042707
(
2022
).
28.
R. K.
Follett
,
A.
Colaïtis
,
D.
Turnbull
,
D. H.
Froula
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Plasmas
29
,
113902
(
2022
).
29.
W. L.
Kruer
,
The Physics of Laser Plasma Interactions
, Frontiers in Physics Vol.
73
(
Addison-Wesley
,
Redwood City
,
CA
,
1988
).
30.
J. D.
Huba
,
NRL Plasma Formulary
(
Naval Research Laboratory
,
Washington
,
DC
,
1998
).
31.
T.
Dewandre
,
J. R.
Albritton
, and
E. A.
Williams
,
Phys. Fluids
24
,
528
(
1981
).
32.
E. A.
Williams
,
R. L.
Berger
,
R. P.
Drake
,
A. M.
Rubenchik
,
B. S.
Bauer
,
D. D.
Meyerhofer
,
A. C.
Gaeris
, and
T. W.
Johnston
,
Phys. Plasmas
2
,
129
(
1995
).
33.
D.
Turnbull
,
A.
Colaïtis
,
A. M.
Hansen
,
A. L.
Milder
,
J. P.
Palastro
,
J.
Katz
,
C.
Dorrer
,
B. E.
Kruschwitz
,
D. J.
Strozzi
, and
D. H.
Froula
,
Nat. Phys.
16
,
181
(
2020
).
34.
A.
Colaïtis
,
J. P.
Palastro
,
R. K.
Follett
,
I. V.
Igumenschev
, and
V.
Goncharov
,
Phys. Plasmas
26
,
032301
(
2019
).
35.
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
J. F.
Myatt
,
V. N.
Goncharov
,
D. H.
Edgell
,
D. H.
Froula
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Rev. E
98
,
043202
(
2018
).
36.
R. K.
Follett
,
D. H.
Edgell
,
D. H.
Froula
,
V. N.
Goncharov
,
I. V.
Igumenshchev
,
J. G.
Shaw
, and
J. F.
Myatt
,
Phys. Plasmas
24
,
103128
(
2017
).
38.
S.
Hüller
,
G.
Raj
,
W.
Rozmus
, and
D.
Pesme
,
Phys. Plasmas
27
,
022703
(
2020
).
39.
A.
Oudin
,
A.
Debayle
,
C.
Ruyer
, and
D.
Bénisti
,
Phys. Rev. Lett.
127
,
265001
(
2021
).
40.
J. F.
Myatt
,
J. G.
Shaw
,
R. K.
Follett
,
D. H.
Edgell
,
D. H.
Froula
,
J. R.
Palastro
, and
V. N.
Goncharov
,
J. Comput. Phys.
399
,
108916
(
2019
).
41.
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
J. F.
Myatt
,
H.
Wen
,
D. H.
Froula
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Plasmas
28
,
032103
(
2021
).
42.
B.
Fornberg
,
A Practical Guide to Pseudospectral Methods
, Cambridge Monographs on Applied and Computational Mathematics Vol.
1
(
Cambridge University
,
Cambridge
,
England
,
1998
).
43.
P.
Colella
and
P. R.
Woodward
,
J. Comput. Phys.
54
,
174
(
1984
).
44.
J.
Delettrez
,
R.
Epstein
,
M. C.
Richardson
,
P. A.
Jaanimagi
, and
B. L.
Henke
,
Phys. Rev. A
36
,
3926
(
1987
).
45.
T. R.
Boehly
,
R. S.
Craxton
,
T. H.
Hinterman
,
J. H.
Kelly
,
T. J.
Kessler
,
S. A.
Kumpan
,
S. A.
Letzring
,
R. L.
McCrory
,
S. F. B.
Morse
,
W.
Seka
,
S.
Skupsky
,
J. M.
Soures
, and
C. P.
Verdon
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
508
(
1995
).
46.
T. R.
Boehly
,
V. A.
Smalyuk
,
D. D.
Meyerhofer
,
J. P.
Knauer
,
D. K.
Bradley
,
R. S.
Craxton
,
M. J.
Guardalben
,
S.
Skupsky
, and
T. J.
Kessler
,
J. Appl. Phys.
85
,
3444
(
1999
).
47.
V. N.
Goncharov
,
T. C.
Sangster
,
R.
Betti
,
T. R.
Boehly
,
M. J.
Bonino
,
T. J. B.
Collins
,
R. S.
Craxton
,
J. A.
Delettrez
,
D. H.
Edgell
,
R.
Epstein
,
R. K.
Follett
,
C. J.
Forrest
,
D. H.
Froula
,
V. Y.
Glebov
,
D. R.
Harding
,
R. J.
Henchen
,
S. X.
Hu
,
I. V.
Igumenshchev
,
R.
Janezic
,
J. H.
Kelly
,
T. J.
Kessler
,
T. Z.
Kosc
,
S. J.
Loucks
,
J. A.
Marozas
,
F. J.
Marshall
,
A. V.
Maximov
,
R. L.
McCrory
,
P. W.
McKenty
,
D. D.
Meyerhofer
,
D. T.
Michel
,
J. F.
Myatt
,
R.
Nora
,
P. B.
Radha
,
S. P.
Regan
,
W.
Seka
,
W. T.
Shmayda
,
R. W.
Short
,
A.
Shvydky
,
S.
Skupsky
,
C.
Stoeckl
,
B.
Yaakobi
,
J. A.
Frenje
,
M.
Gatu-Johnson
,
R. D.
Petrasso
, and
D. T.
Casey
,
Phys. Plasmas
21
,
056315
(
2014
).
48.
T.
Chapman
,
S.
Huller
,
P. E.
Masson-Laborde
,
A.
Heron
,
D.
Pesme
, and
W.
Rozmus
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
145003
(
2012
).
You do not currently have access to this content.