Particle-in-cell modelling of relativistic laser-plasma interaction with the adjustable damping, direct implicit method

Implicit particle-in-cell codes offer advantages over their explicit counterparts in that they suffer weaker stability constraints on the need to resolve the higher frequency modes of the system. This feature may prove particularly valuable for modeling the interaction of high-intensity laser pulses with overcritical plasmas, in the case where the electrostatic modes in the denser regions are of negligible influence on the physical processes under study. To this goal, we have developed the new two-dimensional electromagnetic code ELIXIRS (standing for ELectromagnetic Implicit X-dimensional Iterative Relativistic Solver) based on the relativistic extension of the so-called Direct Implicit Method [D. Hewett and A. B. Langdon, J. Comp. Phys. \textbf{72}, 121(1987)]. Dissipation-free propagation of light waves into vacuum is achieved by an adjustable-damping electromagnetic solver. In the high-density case where the Debye length is not resolved, satisfactory energy conservation is ensured by the use of high-order weight factors. In this paper, we first present an original derivation of the electromagnetic direct implicit method within a Newton iterative scheme. Its linear properties are then investigated through numerically solving the relation dispersions obtained for both light and plasma waves, accounting for finite space and time steps. Finally, our code is successfully benchmarked against explicit particle-in-cell simulations for two kinds of physical problems: plasma expansion into vacuum and relativistic laser-plasma interaction. In both cases, we will demonstrate the robustness of the implicit solver for crude discretizations, as well as the gains in efficiency which can be realized over standard explicit simulations

La vie d'un militant de gauche toulousain : Porte (Dominique), Marcel Thourel. Une vie militante, un itinéraire politique. Contribution à l'histoire de la gauche et de l'extrême gauche dans le Sud-Ouest de 1935 à 1975, Toulouse, diffusé par Claude Thourel, libraire, 1979

Drouin Jean-Claude. La vie d'un militant de gauche toulousain : Porte (Dominique), Marcel Thourel. Une vie militante, un itinéraire politique. Contribution à l'histoire de la gauche et de l'extrême gauche dans le Sud-Ouest de 1935 à 1975, Toulouse, diffusé par Claude Thourel, libraire, 1979. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 93, N°151, 1981. pp. 112-113

La Révolution française et le Midi : Recueil bibliographique d'ouvrages traitant de la Révolution française en Gironde, CRDP de Bordeaux, Archives départementales de la Gironde, Conseil général de la Gironde, 1989

Drouin Jean-Claude. La Révolution française et le Midi : Recueil bibliographique d'ouvrages traitant de la Révolution française en Gironde, CRDP de Bordeaux, Archives départementales de la Gironde, Conseil général de la Gironde, 1989. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 101, N°188, 1989. Structures foncières et hiérarchies sociales. p. 486

Une approche anthropologique des « maisons de l'eau » : Lefébure (Christophe), La France des lavoirs, Toulouse, Éditions Privat, 1995

Drouin Jean-Claude. Une approche anthropologique des « maisons de l'eau » : Lefébure (Christophe), La France des lavoirs, Toulouse, Éditions Privat, 1995. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 108, N°215, 1996. Vie politique et histoire économique XIXe-XXe siècles. p. 402

Une approche neuve de la vie culturelle bordelaise : Taliano-Des Garets (Françoise), La vie culturelle à Bordeaux, 1945-1975, Talence, Presses universitaires de Bordeaux, 1995

Drouin Jean-Claude. Une approche neuve de la vie culturelle bordelaise : Taliano-Des Garets (Françoise), La vie culturelle à Bordeaux, 1945-1975, Talence, Presses universitaires de Bordeaux, 1995. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 109, N°218, 1997. pp. 262-264

Giraud (Albert), Un théâtre populaire au temps de Noël. Inventaire bibliographique des pastorales théâtrales en Provence, Paris, C.N.R.S., 1984

Drouin Jean-Claude. Giraud (Albert), Un théâtre populaire au temps de Noël. Inventaire bibliographique des pastorales théâtrales en Provence, Paris, C.N.R.S., 1984. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 97, N°169, 1985. Structures agraires et vie rurale. pp. 90-91

Cent ans d'édition provinciale : Privat (Jean), Les Édouard Privat. Cent années d'une librairie française, 1839-1939, réimpression effectuée à l'occasion du 150e anniversaire de la Maison Privat, (Toulouse), 1989

Drouin Jean-Claude. Cent ans d'édition provinciale : Privat (Jean), Les Édouard Privat. Cent années d'une librairie française, 1839-1939, réimpression effectuée à l'occasion du 150e anniversaire de la Maison Privat, (Toulouse), 1989. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 103, N°193, 1991. p. 115

Témoignages audois de 1914-1918 : Cazals (Rémy), Marquié (Claude), Piniés (René), Années cruelles 1914-1918, Collection Terre d'Aude, Atelier du Gué, Villelongue-d'Aude

Drouin Jean-Claude. Témoignages audois de 1914-1918 : Cazals (Rémy), Marquié (Claude), Piniés (René), Années cruelles 1914-1918, Collection Terre d'Aude, Atelier du Gué, Villelongue-d'Aude. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 96, N°167, 1984. p. 323

Le territoire des morts : le cas français : Lassère (Madeleine), Villes et cimetières en France. De l'Ancien Régime à nos jours. Le territoire des morts, Paris, L'Harmattan, 1997

Drouin Jean-Claude. Le territoire des morts : le cas français : Lassère (Madeleine), Villes et cimetières en France. De l'Ancien Régime à nos jours. Le territoire des morts, Paris, L'Harmattan, 1997. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 111, N°226, 1999. Saint-Sernin de Toulouse à la fin du Moyen Age. Des reliques et des hommes, sous la direction de Dominique Porté. pp. 269-271

Pour une grande biographie de Louis Barthou : Barthou, un homme, une époque, Actes du Colloque de Pau, 9 et 10 novembre 1984, publ. sous la direction de M. Papy, Pau, J. et D. Éditions, Collection Adour, Béarn, Pays Basque, 1986

Drouin Jean-Claude. Pour une grande biographie de Louis Barthou : Barthou, un homme, une époque, Actes du Colloque de Pau, 9 et 10 novembre 1984, publ. sous la direction de M. Papy, Pau, J. et D. Éditions, Collection Adour, Béarn, Pays Basque, 1986. In: Annales du Midi : revue archéologique, historique et philologique de la France méridionale, Tome 99, N°179, 1987. À Bordeaux, de deux maires médiévaux à 1947. pp. 368-369