Vendredi 7 octobre 2016, Hermance Jacqmin, doctorant au LOA, a soutenu sa thèse intitulée "Combinaison cohérente d'impulsions de quelques cycles optiques dans le cadre du développement de futures sources laser Terawatt dédiées à la physique attoseconde".
Composition du jury :
- M. Marc HANNA, Institut d'Optique Graduate School (IOGS), Examinateur
- M. François BALEMBOIS, Institut d'Optique Graduate School (IOGS), Examinateur
- M. Eric CORMIER, Centre Lasers Intenses et Applications (CELIA), Rapporteur
- M. Charles DURFEE, Colorado School of Mines (CSM), Rapporteur
- Mme Aurélie JULLIEN, Institut Non linéaire de Nice (INLN), Encadrante
- M. Rodrigo LOPEZ-MARTENS, Laboratoire d'Optique Appliquée (LOA), Directeur de these
- M. Christophe SIMON BOISSON, Thales Optronique (TOSA), Directeur de thèse
Résumé :
Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement d’une source laser TW, de cadence élevée, stabilisée en phase, et délivrant des impulsions de quelques cycles optiques pour explorer la physique attoseconde. De telles impulsions contiennent seulement quelques oscillations de l’onde porteuse (durée de 5 fs à une longueur d’onde centrale de 800 nm) et ne sont pas directement disponibles à la sortie d’une source laser femtoseconde classique. Une technique de post-compression efficace pour obtenir de telles impulsions consiste à élargir le spectre des impulsions laser par automodulation de phase dans une fibre creuse remplie de gaz, puis à compenser la phase spectrale introduite avec des miroirs chirpés. Cette technique convient à des impulsions dont l’énergie est inférieure au millijoule. Au-delà, la transmission et la stabilité du compresseur chutent fortement à cause d'effets non linéaires tels que l'autofocalisation et l'ionisation. Pour comprimer des impulsions énergétiques et dont la phase de l’enveloppe est stabilisée par rapport à la porteuse (stabilisation de la CEP), il est possible de diviser l'impulsion initiale en plusieurs répliques d'énergie moindre et de réduire ainsi l'intensité crête en entrée de fibre.
Dans le cadre de cette thèse, la combinaison cohérente passive d'impulsions de quelques cycles optiques issues d'une fibre creuse remplie de gaz est démontrée pour la première fois. L'utilisation de lames biréfringentes dont l’orientation est soigneusement déterminée permet de générer et combiner des répliques avec une efficacité élevée. L’étude détaillée de cette technique, aussi bien théorique qu’expérimentale, a permis de mettre en évidence les conditions requises pour générer des impulsions de quelques cycles optiques et présentant un bon contraste temporel. Plus précisément, la phase spectrale relative entre les répliques peut être mesurée à l'aide d'une méthode interférométrique permettant de quantifier les déphasages résiduels dus à la lame qui recombine les répliques, ainsi que ceux induits lors de la propagation dans la fibre par d'éventuels effets de modulation de phase croisée ou d'ionisation. Les effets qui affectent le processus de combinaison des répliques tels que les interactions non linéaires entre les répliques sont analysés en détail. Une méthode est proposée pour minimiser ces effets, même dans le cas plus critique de la division et combinaison d'impulsions à quatre répliques.