Physique du Cycle Optique (PCO)

Le groupe PCO a été créé en 2005 sur l’impulsion donnée par la Chaire d’Excellence de Gérard Mourou, à l’époque le directeur du LOA et en 2018 lauréat du prix Nobel de Physique. Nous étudions l’interaction entre un laser très intense avec la matière avec objectif de suivre et de contrôler le mouvement collectif d’électrons relativistes (avec une vitesse proche de celle de la lumière) à une échelle de temps inférieure au cycle d’oscillation de notre lumière laser – particularité de laquelle le groupe tient son nom. Cette échelle de temps se mesure en attosecondes, soit des milliardièmes de milliardième de seconde = 10-18 s.

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 720 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 —de façon finement contrôlée— des conditions extrêmes dans des plasmas, qui unissent des forces gigantesques accélérant des électrons de façon quasi-instantanée à des vitesses relativistes. 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.

Membres du groupe

Dr. Rodrigo Lopez-Martens (Responsable, IR1 Polytechnique) CV HAL  Google Scholar

Dr. Stefan Haessler (CRCN CNRS) CV HAL  Google Scholar  Github 

Dr. Louis Daniault (IR 2 Polytechnique) Google Scholar

Jaismeen Kaur (Doctorante) Google Scholar

Antoine Cavagna (Doctorant)

André Kalouguine (Doctorant)

Christian Cabello (IP-Paris PhD track student)

The PCO group in the summer of 2022, with André and Christian added.
The PCO group in the summer of 2022, with André and Christian added.

Alumni :

Dr. Marie Ouillé (Thèse 2018-2022, Postdoc au RIKEN)

Dr. Zhao Cheng (IR2 CNRS 2 2018-2023, maintenant chez VIULASE )

Dr. Brigitte Mercier (IR1 CNRS, 2009-2020, retraitée)

Dr. Jean-Philippe Rousseau (IR1 Polytechnique, 2009-2020, retraité)

Anthony Guillaume (Master 2019, ingénieur développeur chez Nokia)

Dr. Jean-Baptiste Margoto (Thèse 2016—2019, Ingénieur chez ITEOX)

Dr. Frederik Böhle (Master et Thèse 2013—2017, Ingénieur chez Menlo Systems)

Dr. Maïnmouna Bocoum (Thèse 2013—2016, CRCN CNRS l’Institut Langevin)

Dr. Hermance Jacqmin (Thèse 2013—2016, Ingénieure chez Onera)

Dr. Aurélie Jullien (CR CNRS 2008–2015, maintenant à l’Institut de Physique de Nice)

Prof. Olivier Albert (Prof. ENSTA 2008—2014, maintenant chez Fastlite)

Dr. Antonin Borot (Thèse 2010—2013, co-fondateur de SourceLab, maintenant chez Unistellar Optics)

Dr. Aurélien Ricci (Thèse 2010—2013, co-fondateur de SourceLab et fondateur de Décor World Services)

Dr. Arnaud Malvache (Thèse 2008—2011, CR CNRS, co-fondateur de Unistellar Optics)

Dr. Jonathan Wheeler (Postdoc 2010-2011, maintenant chercheur à l’IZEST)

Dr. Lorenzo Canova (Thèse 2007—2010, maintenant chez Saint Gobain)

Dr. Xiaowei Chen (Postdoc 2008-2010, maintenant chez Amplitude Technologies)