Métrologie et contrôle spatio-temporels de faisceaux lasers femtosecondes de haute puissance

par Antoine Jeandet

Projet de thèse en Optique et photonique

Sous la direction de Fabien Quere et de Olivier Gobert.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ondes et Matière , en partenariat avec Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (laboratoire) , PHI (equipe de recherche) et de université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-12-2016 .


  • Résumé

    La technologie laser permet aujourd'hui de produire des impulsions lasers d'une durée de quelques dizaines de femtosecondes seulement, avec des énergies de l'ordre du joule par impulsion. Une fois focalisées, ces impulsions permettent d'accélérer des particules (électrons, ions) à des énergies très élevées sur quelques millimètres seulement, ou encore de produire des faisceaux cohérents de rayons X. Toutes ces expériences nécessitent une excellente focalisation du faisceau laser, ainsi qu'un très bon contrôle de ses propriétés. Il existe des méthodes pour mesurer localement la durée de l'impulsion en chaque point du faisceau, ainsi que des techniques pour mesurer ses propriétés de phase spatiale pour une fréquence donnée du spectre. Mais l'ensemble de ces techniques ne suffit pas à déterminer totalement les propriétés du champ laser. En effet, ces faisceaux, dont le diamètre peut atteindre plusieurs dizaines de cm, peuvent présenter des couplages spatio-temporels – c'est-dire une dépendance spatiale des propriétés temporelles - qui ne peuvent absolument pas être détectés par ces techniques standard. De tels coupages peuvent très fortement réduire l'intensité lumineuse maximale obtenue au foyer, et compliquent fortement l'interaction avec une cible. Pour détecter ces couplages et les corriger, il est indispensable de mesurer la structure tridimensionnelle du champ laser, c'est-à-dire le champ E(x,y,t). Notre groupe a récemment développé la première technique de mesure spatio-temporelle adaptée aux lasers femtosecondes de très haute puissance –appelée TERMITES- basée sur un montage expérimental particulièrement simple, mais sur un traitement des données sophistiqué. Les objectifs de cette thèse seront de : - Mener une vaste campagne expérimentale de validation de cette technique, en effectuant des mesures sur différents lasers de pointe, situés en Europe, aux caractéristique très différentes, et en mettant au point différents protocoles de test. - Développer une variante monocoup de la technique TERMITES, la tester et la valider. - Développer de nouvelles techniques de mesure spatio-temporelle, permettant notamment d'effectuer la mesure au foyer du faisceau. - Participer, en collaboration avec Amplitude Technologies, au développement de dispositifs commerciaux robustes et fiables pour la mesure spatio-temporelle de faisceaux lasers femtosecondes de haute puissance. - Commencer à développer de nouveaux concepts et dispositifs pour la mise en forme spatio-temporelle de faisceaux lasers femtosecondes. Ce sujet se situe à la pointe du domaine de l'optique ultrabrève. Le candidat doit avoir un goût prononcé pour l'optique, la métrologie, l'interférométrie, et le traitement et la visualisation 3D de données.

  • Titre traduit

    Spatio-temporal metrology and control of ultrahigh power femtosecond laser beams


  • Résumé

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