Soutenance de thèse: Silin FU (F-ILM)

Tailoring femtosecond laser filamentation in the atmosphere

Lorsqu’une impulsion laser femtoseconde intense se propage dans un milieu transparent, le phénomène de filamentation va permettre au laser de s’auto-focaliser et de se propager en maintenant une intensité laser élevée suffisante pour ioniser le milieu sur des distances bien supérieures à la longueur de Rayleigh. En optimisant les paramètres du laser, des filaments de plasma ont été obtenus jusqu’à des distances kilométriques. Les propriétés des filaments permettent d’envisager de nombreuses application, en particulier dans l’air : Ils peuvent guider la foudre, créer des structures de guide d’ondes optiques, réduire la traînée des engins supersoniques, guider les radiations térahertz et micro-ondes, et servir de sources lasers UV ou de sources de radiations térahertz pour la télédétection.

Ce travail de thèse porte sur la mise en forme spatio-temporelle de filaments femtoseconde dans l’air, et sur leur optimisation pour des applications atmosphériques. Je présenterai notamment plusieurs études reposant sur l’utilisation de faisceaux de Laguerre-Gauss pour produire des guides d’ondes optiques dans l’air ou pour guider des décharges électriques. Une autre méthode développée consiste à organiser des filaments le long de l’axe de propagation avec des lames multifocales pour étendre la longueur de superfilamentation, doublant ainsi la longueur des décharges guidées. Enfin je montrerai que l’utilisation de la méthode de flying focus nous a permis de modifier la direction et la vitesse du front d’ionisation d’un filament de plasma, ce qui en fait une source de rayonnement THz ajustable dans toutes les directions.