Etude et réalisation d'une chaîne laser femtoseconde kilohertz térawatt : étude de l'accord de phase spectrale, amplification de puissance en présence de charge thermique

par Vincent Bagnoud

Thèse de doctorat en Physique. Instruments et mesures

Sous la direction de André Ducasse.

Soutenue en 1999

à Bordeaux 1 .

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  • Résumé

    L'amplification a derive de frequence (cpa) permet d'amplifier des impulsions lasers jusqu'a des puissances cretes tres elevees, ouvrant de nouveaux champs d'investigation en physique. Cette technique est particulierement adaptee aux chaines lasers a solides utilisant du saphir dope aux ions titane. Si l'augmentation des performances de ces lasers a tout d'abord ete rapide, on se heurte maintenant a des problemes qui imposent un controle precis de l'amplitude et de la phase spectrale des impulsions au cours de l'amplification. Nous decrivons la premiere realisation d'un laser delivrant des impulsions dont la puissance crete approche le terawatt a la frequence de repetition de 1 kilohertz. Pour cela, nous avons mis en uvre des techniques originales de simulation de l'etirement et de compression des impulsions afin de valider le concept de reseaux mixtes dans une chaine laser comprenant beaucoup de materiaux. De plus, le spectre des impulsions est controle pendant l'amplification par l'utilisation d'un filtre birefringent (type filtre de lyot). Nous demontrons que ces techniques offrent un controle spectral suffisant pour etirer, amplifier et comprimer des impulsions dont la duree est inferieure a 20 femtosecondes. L'amplification proprement dite est realisee par quatre etages d'amplification successifs ou le premier amplificateur est un amplificateur regeneratif et les trois derniers sont des amplificateurs multi-passages. Du fait du fort taux de repetition de la chaine laser, le milieu amplificateur est soumis a une forte charge thermique. La lentille thermique ainsi creee dans les cristaux lasers est mise a profit pour imager le faisceau laser entre chaque passage. Nous avons amplifie avec succes le faisceau laser jusqu'a une energie de 28 mj, un niveau jamais egale jusqu'a present a ce taux de recurrence. Apres compression, des impulsions lasers aussi breves que 18,5 fs ont ete mesurees, et leur energie approche les 20 mj.


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  • Détails : 231 p.

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