Etude des proprietes optiques et de l'hydrodynamique de plasmas produits par impulsion laser subpicoseconde sur cible solide

• Auteur / Autrice : CAROLINE QUOIX
• Direction : Jean-Paul Geindre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ce travail concerne l'etude de l'interaction d'une impulsion laser subpicoseconde d'intensite moderee (10 1 2 10 1 5 w/cm 2) avec une cible solide. En impulsion courte (typiquement 150 fs), l'expansion hydrodynamique est negligeable pendant l'impulsion laser et l'energie est deposee dans l'epaisseur de peau du solide : l'impulsion laser interagit directement avec le solide. Apres l'impulsion laser, le plasma se detend vers le vide et le gradient de densite, initialement raide se developpe. L'evolution temporelle de la temperature electronique est alors gouvernee principalement par les pertes d'energie par conduction thermique vers l'interieur du solide. Dans ce travail, ces differents aspects (hydrodynamique et temperature electronique, absorption du plasma) de l'interaction laser-matiere ont ete etudies. La methode experimentale s'appuie sur la technique pompe-sonde et repose sur le principe de l'interferometrie dans le domaine des frequences. Le plasma cree par une impulsion laser intense est sonde par un systeme de deux impulsions de faible intensite decalees temporellement. Ces deux impulsions sont reflechies par le plasma et interferent dans le domaine spectral. La figure d'interferences ainsi generee permet de mesurer la phase et la modulation d'amplitude induites par le plasma sur le faisceau sonde. Ces grandeurs sont resolues spatialement selon un diametre du plasma et temporellement en fonction du retard entre l'impulsion pompe et le faisceau sonde. Les mesures de phase ont alors permis de mesurer l'evolution temporelle de la longueur de gradient de densite en fonction de l'intensite laser. La temperature electronique maximale atteinte dans le plasma et son evolution temporelle apres l'impulsion laser ont ete determinees. Les mesures de reflectivite du plasma ont mis en evidence les mecanismes d'absorption dominants, l'absorption resonante et l'absorption collisionnelle. En particulier, la frequence de collisions, parametre fondamental dans l'absorption collisionnelle a ete mesuree en fonction du temps dans l'approximation du modele de drude. Un modele simple a ete aussi developpe afin d'etudier le claquage optique d'une cible dielectrique sous l'effet d'une impulsion lumineuse intense. En impulsion longue (duree de 2 ps), les experiences sont comparees a un code hydrodynamique.