Ainsi, nous développons des technologies laser que l’on unit dans la « Salle Noire » : un laser produisant mille impulsions par seconde dont chacune ne contient guère plus qu’un seul cycle d’oscillation de l’onde lumineuse. En termes techniques, il s’agit d’un laser avec une longueur d’onde centrale de 780 nm (un cycle optique dure 2.6 fs) et une durée d’impulsion minimale de 3.5 fs, avec une phase enveloppe-porteuse stable et un taux de répétition de 1 kHz. Sa puissance crête supérieure à un terawatt (10¹² W) ainsi que son contraste temporel extrêmement élevé en font un laser unique en son genre à l’échelle mondiale.

Ces performances laser permettent de créer des conditions extrêmes dans des plasmas, qui unissent des forces gigantesques accélérant des électrons de façon quasi-instantanée à des vitesses relativistes avec un contrôle fin à l’échelle de l’attoseconde. Nous nous intéressons particulièrement aux plasmas denses créés à la surface de cibles solides, qui se comportent comme des miroirs oscillants relativistes de sorte de comprimer temporellement les oscillations de la lumière réfléchie.

Cette compression temporelle ajoute de nouvelles fréquences à la lumière laser dans la gamme de l’ultraviolet-extrême (XUV), et cela sous forme de flashs attoseconde. Ces flashs sont d’un grand intérêt pour observer le mouvement extrêmement rapide des électrons dans les atomes, les molécules ou les solides, lors d’une réaction chimique ou d’un changement d’état quantique.

Une autre perspective s’ouvre si les impulsions attosecondes générées captent une grande partie de l’énergie du laser générateur, augmentant ainsi encore plus la puissance crête. De plus, la lumière XUV peut être focalisée sur des tailles bien plus petites que la lumière visible : il serait alors possible d’atteindre de nouveaux records d’éclairement et d’entrer dans un régime ou des photons peuvent interagir entre eux, ou même avec le vide. Les recherches menées au sein du groupe PCO contribuent aussi à explorer ce domaine encore riche en découvertes.