Laboratoire d'Optique Appliquée

Date

Déc 14 2022
Expiré!

Heure

14 h 00 min

Thèse Adeline Kabacinski : Physique et application d’une source cohérente femtoseconde à 32,8 nm par interaction laser-plasma

Les lasers XUV collisionnels en régime d’ionisation par le champ sont obtenus en focalisant une impulsion laser pompe infrarouge ultra-intense dans une cible gazeuse, ce qui génère une colonne de plasma en situation d’inversion de population. Dans cette thèse, on s’intéresse à l’émission de la transition 3d94d -> 3d94p du krypton IX nickelloïde à 32,8 nm. L’injection de ce plasma amplificateur par une source harmonique externe améliore considérablement les propriétés spatiales du rayonnement tout en tirant profit des qualités énergétiques de l’amplificateur. Grâce à l’implémentation d’un canal plasma permettant le guidage de l’impulsion pompe, de récentes recherches ont permis de travailler à des densités électroniques proches de 1020 cm-3. Ces conditions sont extrêmement favorables puisque les plus fréquentes collisions électrons-ions favorisent l’inversion de population, ce qui mène à des gains accrus. Dans le même temps, ces collisions provoquent une surionisation de l’ion lasant et donc une interruption anticipée du gain. Des simulations ont montré que cette diminution conséquente de la durée de vie du gain se répercutait sur la durée d’impulsion à 32,8 nm. Dans le cadre de cette thèse, le développement d’un diagnostic mono-tir de mesure du profil temporel de l’impulsion a permis de démontrer expérimentalement ce résultat : limitées à la picoseconde à basses densités, des durées de 640 fs RMS, en accord avec des simulations Maxwell-Bloch, ont ainsi pu être mesurées à 8 x 1019 cm-3. Cette thèse a également permis de dépasser une autre limite : la dispersion naturelle du plasma qui provoque intrinsèquement une désynchronisation entre l’harmonique XUV injectée et la zone de gain. La compensation de ce phénomène, indispensable à haute densité, a été réalisée grâce à l’introduction de couplages spatio-temporels dans le faisceau pompe et a permis une amélioration significative des performances de la source avec notamment une meilleure extraction de l’énergie. Il a également été démontré que la durée d’impulsion pouvait être maintenue constante au cours de la propagation à des valeurs aussi faibles que 350 fs RMS. L’ensemble de ce travail offre des perspectives pour bon nombre d’applications, telle que la génération de seconde harmonique dans l’XUV.