Caractérisation spatio-temporelle d'une chaîne laser à 32. 8 nm par plasma laser et perspectives vers une source ultrabrève et intense

par Fabien Tissandier

Thèse de doctorat en Lasers et matière

Sous la direction de Stéphane Sebban.

Soutenue en 2011

à Palaiseau, Ecole polytechnique .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement des sources XUV impulsionnelles cohérentes, et plus particulièrement des lasers XUV. Alors que la plupart des lasers XUV fonctionnent en régime d'émission spontanée amplifiée, c'est ici une géométrie de type oscillateur-amplificateur inspirée des lasers de puissance qui est étudiée. L'amplificateur, un plasma de krypton ionisé 8 fois par un champ laser intense, est injecté par un rayonnement harmonique d'ordre élevé à la même longueur d'onde. La source ainsi créée est étudiée aussi bien expérimentalement que numériquement, et l'accent est mis sur l'effet de l'amplification du faisceau harmonique par le plasma sur les caractéristiques spatiales du faisceau résultant (profil spatial, cohérence transverse et front d'onde), et ses caractéristiques spectro-temporelles. Il est entre autres démontré que, du fait du filtrage spatial par l'amplificateur, le faisceau possède des qualités optiques dignes du domaine visible (forte cohérence et proche de la limite de diffraction) et que son profil spatial peut être contrôlé entre un profil gaussien et un profil de Bessel. Ce faisceau se compose par ailleurs d'impulsion µJ de durée ps en limite de Fourier. Afin d'augmenter l'intensité de ces impulsions, on se propose également de guider l'impulsion de pompe dans un canal plasma préformé par laser à densité quasi-critique. Le guidage a été démontré et des résultats prometteurs ont ainsi été obtenus en régime non-injecté

  • Titre traduit

    Spatial and temporal characterization of a harmonic-seeded plasma-based soft-x-ray laser at 32. 8nm and prospects towards an ultrashort and intense source


  • Résumé

    Plasma-based soft-x-ray lasers are a promising coherent source complementary to the soft-x-ray free-electron laser. While most of the soft x-ray lasers in the world operate in the ampliifcation of spontaneouse emission regime, we study here a oscillator-amplifier geometry, following the example of power lasers in the VIS/IR range. The amplifier is a 8 times-ionized krypton plasma resulting from optical field ionization of a low-density gaseous target by an intense laser pulse. This amplifier is seeded by a high-order harmonic radiation at the same wavelength. We present here experimental and numerical results focused on the effect of the amplification on the spatial characteristics of the resulting beam (spatial profile, transverse coherence and wavefront) as well as its spectro-temporal properties. We show that, due to spatial filtering of the harmonic beam by the amplifier, the seeded beam exhibits remarkable characteristics such as a strong transverse coherence and a near diffraction-limit wavefront. It is also shown that its spatial profile can be controled from a Gaussian profile to a Bessel profile with several intense rings. This beam is made up of Fourier-limited microjoule picosecond pulses. A lead to enhance this source intensity is to generate the amplifier in a near-critical density plasma. This was achieved by guiding the pump laser pulse in an optically preformed waveguide. Guiding was demonstrated and promising results were obtained in the amplification of spontaneous emission regime

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Informations

  • Détails : 1 vol. (244)
  • Annexes : Bibliographie 211éf. p.

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