Experiments have been conducted on the OMEGA EP laser facility to study the effect of density scale length and overlapping beam geometry on laser-plasma instabilities near and below the quarter-critical density. Experiments were conducted in both planar geometry (density scale length L n ∼ 190 to 300 μm) and spherical geometry ( L n ∼ 150 μm) with up to four overlapping beams and were designed to have overlapped intensities and density scale lengths comparable to OMEGA spherical experiments, but with many fewer beams. In comparison with previous experiments on OMEGA and National Ignition Facility, it is confirmed that shorter density scale lengths favor the two-plasmon decay (TPD) instability, while longer density scale lengths favor stimulated Raman scattering (SRS). In addition, for experiments at the same scale length and overlapped laser intensity, higher single-beam intensities favor SRS, while a larger number of overlapping beams favor TPD.

1.
W. L.
Kruer
,
The Physics of Laser Plasma Interactions
(
Addison-Wesley
,
Redwood City, CA
,
1988
).
2.
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
).
3.
R. P.
Drake
,
R. E.
Turner
,
B. F.
Lasinski
,
K. G.
Estabrook
,
E. M.
Campbell
,
C. L.
Wang
,
D. W.
Phillion
,
E. A.
Williams
, and
W. L.
Kruer
,
Phys. Rev. Lett.
53
,
1739
(
1984
).
4.
W.
Seka
,
E. A.
Williams
,
R. S.
Craxton
,
L. M.
Goldman
,
R. W.
Short
, and
K.
Tanaka
,
Phys. Fluids
27
,
2181
(
1984
).
5.
H.
Figueroa
,
C.
Joshi
,
H.
Azechi
,
N. A.
Ebrahim
, and
K.
Estabrook
,
Phys. Fluids
27
,
1887
(
1984
).
6.
A.
Simon
,
R. W.
Short
,
E. A.
Williams
, and
T.
Dewandre
,
Phys. Fluids
26
,
3107
(
1983
).
7.
C. A.
Haynam
,
P. J.
Wegner
,
J. M.
Auerbach
,
M. W.
Bowers
,
S. N.
Dixit
,
G. V.
Erbert
,
G. M.
Heestand
,
M. A.
Henesian
,
M. R.
Hermann
,
K. S.
Jancaitis
,
K. R.
Manes
,
C. D.
Marshall
,
N. C.
Mehta
,
J.
Menapace
,
E.
Moses
,
J. R.
Murray
,
M. C.
Nostrand
,
C. D.
Orth
,
R.
Patterson
,
R. A.
Sacks
,
M. J.
Shaw
,
M.
Spaeth
,
S. B.
Sutton
,
W. H.
Williams
,
C. C.
Widmayer
,
R. K.
White
,
S. T.
Yang
, and
B. M. V.
Wonterghem
,
Appl. Opt.
46
,
3276
(
2007
).
8.
W.
Seka
,
D. H.
Edgell
,
J. F.
Myatt
,
A. V.
Maximov
,
R. W.
Short
,
V. N.
Goncharov
, and
H. A.
Baldis
,
Phys. Plasmas
16
,
052701
(
2009
).
9.
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
et al,
Phys. Plasmas
22
,
110501
(
2015
).
10.
T. R.
Boehly
,
D. L.
Brown
,
R. S.
Craxton
,
R. L.
Keck
,
J. P.
Knauer
,
J. H.
Kelly
,
T. J.
Kessler
,
S. A.
Kumpan
,
S. J.
Loucks
,
S. A.
Letzring
et al,
Opt. Commun.
133
,
495
(
1997
).
11.
M. J.
Rosenberg
,
A. A.
Solodov
,
J. F.
Myatt
,
W.
Seka
,
P.
Michel
,
M.
Hohenberger
,
R. W.
Short
,
R.
Epstein
,
S. P.
Regan
,
E. M.
Campbell
,
T.
Chapman
,
C.
Goyon
,
J. E.
Ralph
,
M. A.
Barrios
,
J. D.
Moody
, and
J. W.
Bates
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
055001
(
2018
).
12.
M.
Hohenberger
,
P. B.
Radha
,
J. F.
Myatt
,
S.
LePape
,
J. A.
Marozas
,
F. J.
Marshall
,
D. T.
Michel
,
S. P.
Regan
,
W.
Seka
,
A.
Shvydky
et al,
Phys. Plasmas
22
,
056308
(
2015
).
13.
M. J.
Rosenberg
,
A. A.
Solodov
,
W.
Seka
,
R. K.
Follett
,
J. F.
Myatt
,
A. V.
Maximov
,
C.
Ren
,
S.
Cao
,
P.
Michel
,
M.
Hohenberger
,
J. P.
Palastro
,
C.
Goyon
,
T.
Chapman
,
J. E.
Ralph
,
J. D.
Moody
,
R. H. H.
Scott
,
K.
Glize
, and
S. P.
Regan
,
Phys. Plasmas
27
,
042705
(
2020
).
14.
L. J.
Waxer
,
D. N.
Maywar
,
J. H.
Kelly
,
T. J.
Kessler
,
B. E.
Kruschwitz
,
S. J.
Loucks
,
R. L.
McCrory
,
D. D.
Meyerhofer
,
S. F. B.
Morse
,
C.
Stoeckl
, and
J. D.
Zuegel
,
Opt. Photonics News
16
(
7
),
30
36
(
2005
).
15.
D. T.
Michel
,
A. V.
Maximov
,
R. W.
Short
,
S. X.
Hu
,
J. F.
Myatt
,
W.
Seka
,
A. A.
Solodov
,
B.
Yaakobi
, and
D. H.
Froula
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
155007
(
2012
).
16.
C. Z.
Xiao
,
H. B.
Zhuo
,
Y.
Yin
,
Z. J.
Liu
,
C. Y.
Zheng
, and
X. T.
He
,
Nucl. Fusion
60
,
016022
(
2020
).
17.
R. K.
Follett
,
J. G.
Shaw
,
J. F.
Myatt
,
D. H.
Froula
, and
J. P.
Palastro
,
Phys. Rev. E
101
,
043214
(
2020
).
18.
S.
Hironaka
,
J.
Sivajeyan
,
J.
Wang
,
M. J.
Rosenberg
,
A.
Solodov
,
T.
Filkins
,
C.
Xiao
,
Q.
Wang
,
W.
Seka
, and
J. F.
Myatt
,
Phys. Plasmas
30
,
022708
(
2023
).
19.
S.
Depierreux
,
C.
Neuville
,
C.
Baccou
,
V.
Tassin
,
M.
Casanova
,
P.-E.
Masson-Laborde
,
N.
Borisenko
,
A.
Orekhov
,
A.
Colaitis
,
A.
Debayle
et al,
Phys. Rev. Lett.
117
,
235002
(
2016
).
20.
P.
Michel
,
M. J.
Rosenberg
,
W.
Seka
,
A. A.
Solodov
,
R. W.
Short
,
T.
Chapman
,
C.
Goyon
,
N.
Lemos
,
M.
Hohenberger
,
J. D.
Moody
,
S. P.
Regan
, and
J. F.
Myatt
,
Phys. Rev. E
99
,
033203
(
2019
).
21.
T.
Filkins
et al,
Rev. Sci. Instrum.
(in press).
22.
W.
Seka
,
J. F.
Myatt
,
R. W.
Short
,
D. H.
Froula
,
J.
Katz
,
V. N.
Goncharov
, and
I. V.
Igumenshchev
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
145001
(
2014
).
23.
P. B.
Radha
,
V. N.
Goncharov
,
T. J. B.
Collins
,
J. A.
Delettrez
,
Y.
Elbaz
,
V. Y.
Glebov
,
R. L.
Keck
,
D. E.
Keller
,
J. P.
Knauer
,
J. A.
Marozas
et al,
Phys. Plasmas
12
,
032702
(
2005
).
24.
J. A.
Marozas
,
F. J.
Marshall
,
R. S.
Craxton
,
I. V.
Igumenshchev
,
S.
Skupsky
,
M. J.
Bonino
,
T. J. B.
Collins
,
R.
Epstein
,
V. Y.
Glebov
,
D.
Jacobs-Perkins
,
J. P.
Knauer
,
T. C.
Sangster
,
W.
Seka
, and
V. A.
Smalyuk
,
Phys. Plasmas
13
,
056311
(
2006
).
25.
D.
Cao
,
G.
Moses
, and
J.
Delettrez
,
Phys. Plasmas
22
,
082308
(
2015
).
26.
G. P.
Schurtz
,
P. D.
Nicolaï
, and
M.
Busquet
,
Phys. Plasmas
7
,
4238
(
2000
).
27.
W. F.
Huebner
,
A. L.
Merts
,
N. H.
Magee Jr.
, and
M. F.
Argo
,
Report No. LA-6760-M
(
Los Alamos National Laboratory
,
Los Alamos, NM
,
1977
).
28.
C. S.
Liu
,
M. N.
Rosenbluth
, and
R. B.
White
,
Phys. Fluids
17
,
1211
(
1974
).
29.
W.
Seka
,
B. B.
Afeyan
,
R.
Boni
,
L. M.
Goldman
,
R. W.
Short
,
K.
Tanaka
, and
T. W.
Johnston
,
Phys. Fluids
28
,
2570
(
1985
).
30.
W.
Theobald
,
R.
Nora
,
W.
Seka
,
M.
Lafon
,
K. S.
Anderson
,
M.
Hohenberger
,
F. J.
Marshall
,
D. T.
Michel
,
A. A.
Solodov
,
C.
Stoeckl
,
D. H.
Edgell
,
B.
Yaakobi
,
A.
Casner
,
C.
Reverdin
,
X.
Ribeyre
,
A.
Shvydky
,
A.
Vallet
,
J.
Peebles
,
F. N.
Beg
,
M. S.
Wei
, and
R.
Betti
,
Phys. Plasmas
22
,
056310
(
2015
).
31.
H.
Wen
,
A. V.
Maximov
,
R.
Yan
,
J.
Li
,
C.
Ren
, and
F. S.
Tsung
,
Phys. Rev. E
100
,
041201
(
2019
).
32.
J. R.
Fein
,
J. P.
Holloway
,
M. R.
Trantham
,
P. A.
Keiter
,
D. H.
Edgell
,
D. H.
Froula
,
D.
Haberberger
,
Y.
Frank
,
M.
Fraenkel
,
E.
Raicher
et al,
Phys. Plasmas
24
,
032707
(
2017
).
33.
R. K.
Follett
,
J. F.
Myatt
,
J. G.
Shaw
,
D. T.
Michel
,
A. A.
Solodov
,
D. H.
Edgell
,
B.
Yaakobi
, and
D. H.
Froula
,
Phys. Plasmas
24
,
102134
(
2017
).
34.
Q.
Wang
,
W.
Rozmus
, and
J. F.
Myatt
,
Phys. Plasmas
28
,
122711
(
2021
).
35.
B. B.
Afeyan
and
E. A.
Williams
,
Phys. Fluids
28
,
3397
(
1985
).
36.
J.-L.
Miquel
,
C.
Lion
, and
P.
Vivini
,
J. Phys.: Conf. Ser.
688
,
012067
(
2016
).
37.
R. H. H.
Scott
,
K.
Glize
,
L.
Antonelli
,
M.
Khan
,
W.
Theobald
,
M.
Wei
,
R.
Betti
,
C.
Stoeckl
,
A. G.
Seaton
,
T. D.
Arber
,
D.
Barlow
,
T.
Goffrey
,
K.
Bennett
,
W.
Garbett
,
S.
Atzeni
,
A.
Casner
,
D.
Batani
,
C.
Li
, and
N.
Woolsey
,
Phys. Rev. Lett.
127
,
065001
(
2021
).
38.
G.
Cristoforetti
,
A.
Colaïtis
,
L.
Antonelli
,
S.
Atzeni
,
F.
Baffigi
,
D.
Batani
,
F.
Barbato
,
G.
Boutoux
,
R.
Dudzak
,
P.
Koester
,
E.
Krousky
,
L.
Labate
,
P.
Nicolaï
,
O.
Renner
,
M.
Skoric
,
V.
Tikhonchuk
, and
L. A.
Gizzi
,
Europhys. Lett.
117
,
35001
(
2017
).
39.
G.
Cristoforetti
,
L.
Antonelli
,
D.
Mancelli
,
S.
Atzeni
,
F.
Baffigi
,
F.
Barbato
,
D.
Batani
,
G.
Boutoux
,
F.
D'Amato
,
J.
Dostal
et al,
High Power Laser Sci. Eng.
7
,
e51
(
2019
).
40.
A. A.
Solodov
,
M. J.
Rosenberg
,
M.
Stoeckl
,
A. R.
Christopherson
,
R.
Betti
,
P. B.
Radha
,
C.
Stoeckl
,
M.
Hohenberger
,
B.
Bachmann
,
R.
Epstein
,
R. K.
Follett
,
W.
Seka
,
J. F.
Myatt
,
P.
Michel
,
S. P.
Regan
,
J. P.
Palastro
,
D. H.
Froula
,
E. M.
Campbell
, and
V. N.
Goncharov
,
Phys. Rev. E
106
,
055204
(
2022
).
You do not currently have access to this content.