Etude experimentale de l'ionisation optique d'un jet d'argon haute pression par une impulsion laser femtoseconde intense

par Frédéric Blasco

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christian Stenz.

Soutenue en 1997

à Orléans .

mots clés

Résumé

La propagation d'une impulsion laser femtoseconde intense, au travers d'un gaz permet de produire, tres rapidement, un plasma compose d'electrons et d'ions positifs multicharges. L'ionisation est principalement le resultat de l'interaction entre les photons laser et les atomes de gaz, et se produit par effet multiphotonique ou par effet tunnel suivant l'intensite laser mise en jeu. A des intensites de l'ordre de 10#1#6 w/cm#2 l'ionisation d'un gaz, produit par une impulsion laser femtoseconde intense, conduit a une defocalisation et a une modification du spectre de cette impulsion au cours de sa propagation. Ceci resulte de la forte dynamique d'ionisation qui prend place au cours de la montee de l'impulsion laser. L'utilisation de jets supersoniques presentant de fort gradients en bord nous a permis de montrer que la defocalisation peut etre notablement reduite, permettant ainsi d'atteindre des etats d'ionisation importants. Nous avons par ailleurs caracterise le front d'ionisation par l'etude du decalage d'une impulsion laser sonde transmise dans le plasma. Ce decalage spectral est associe a deux effets : dynamique d'ionisation du front et variation rapide de l'indice du a la propagation du front a une vitesse proche de la vitesse de la lumiere. Nous avons mesure pour la premiere fois, la derive en frequence d'une impulsion laser ultra-courte par collision avec un front d'ionisation relativiste dans deux directions et nous avons montre clairement la possibilite d'accelerer des photons a l'aide d'un front d'ionisation relativiste. Pour une impulsion d'intensite egale ou superieure a 10#1#8 w/cm#2 les effets relativistes et non lineaires contribuent a une autofocalisation et autoguidage de l'impulsion laser. Pour une intensite de l'ordre de 5 10#1#8 w/cm#2 on observe une filamentation du faisceau en trois canaux. Les conditions d'obtention de l'autofocalisation relativiste sont tres dependantes des conditions de focalisation dans le jet.

Titre traduit

Experimental study of optical ionization in a high pressure argon gas jet by an intense femtoseconde laser pulse

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