Rallonger les décharges guidées par filamentation avec un masque de phase multifocale

La filamentation laser est un phénomène d’optique non linéaire obtenu en utilisant des lasers ultracourts intenses. Il permet la formation dans l’atmosphère de longs canaux lumineux ionisants qui peuvent être utilisés pour des applications telles que la génération de guides d’onde pour des signaux lumineux, micro-onde ou électrique. L’application la plus spectaculaire de ces filaments laser est la récente démonstration de foudre guidée par laser publiée en 2023 (A. Houard et al. Nature Phot. 17, 231 (2023)) par le groupe F-ILM.

Les techniques actuelles utilisées pour produire des filaments longs et denses sont fortement limitées par le fait que l’énergie laser n’est pas utilisée efficacement pour produire du plasma, ce qui limite la longueur maximale du filament. Dans une récente publication, les chercheurs du groupe F-ILM du LOA rapportent qu’ils ont réussi à augmenter la longueur de superfilamentation d’un faisceau laser térawatt focalisé en utilisant un masque de phase multifocal spécialement conçu. Ils démontrent également en laboratoire la capacité de ces filaments étendus à guider des décharges électriques et des signaux optiques sur des distances 2 à 3 fois plus longues qu’un filament classique.

Cette méthode multifocale a le potentiel d’étendre la portée des nombreuses applications atmosphériques des filaments laser, telles que le paratonnerre laser et la communication optique à travers les nuages.

Fu, A. Mysyrowicz, L. Arantchouk, M. Lozano, and A. Houard, Extending femtosecond laser superfilamentation in air with a multifocal phase mask, Appl. Phys. Lett. 125, 011103 (2024).

Aussi disponible sur l’archive ouvert HAL.

Figure 1 : Configuration pour générer une superfilamentation laser étendue.
Figure 2. Comparaison de la décharge guidée par laser à l'aide d'un superfilament typique et d'une superfilamentation étendue avec le masque de phase multifocale.