mercredi 25 septembre 2013

Des sources de rayons X ultrabrèves produites par lasers intenses

Sources XUV cohérentes par laser ultrabref

Une des premières sources XUV cohérentes développée au LOA a été la génération d’harmoniques d’ordre élevé. Ce processus hautement non-linéaire, démontré au CEA de Saclay au début des années 90, prend place lors de l’interaction d’un laser intense (≥ 1014 Wcm2) avec un gaz. Il se produit lorsqu’un électron,
d’abord arraché sous l’effet d’un champ laser intense, vient se recombiner sur son ion parent après avoir été accéléré dans le continuum.

Une impulsion lumineuse cohérente, composée d’harmoniques impaires de la fréquence fondamentale,
est alors produite dans l’axe du laser générateur. Cette source compacte de rayonnement XUV est particulièrement adéquate pour des études de physique ne requérant pas un flux moyen très important,
mais où une résolution temporelle femtoseconde ou bien un couplage temporel femtoseconde avec une impulsion laser (expériences pompe/sonde) sont nécessaires.

Des études d’optimisation systématiques ont été menées dès le début des années 2000 sur l’installation kHz du laboratoire. La figure 1 montre un spectre obtenu au LOA sur lequel on peut voir toutes les harmoniques impaires du laser de pompe (λ= 800 nm) entre la 43e (λ= 800/43 = 18.6 nm) et la 91e (8.8 nm). Cette source possède plusieurs qualités exceptionnelles.

Concernant les caractéristiques spatiales, le faisceau est très cohérent, polarisé linéairement et possède un bon front d’onde λ/7 rms) à environ 2 fois la limite de diffraction. Les harmoniques sont cohérentes
temporellement entre-elles.

La durée d’impulsion d’une harmonique seule est d’environ 10 fs, mais en combinant plusieurs harmoniques mises en phase (à l’aide de miroirs spéciaux développés au LOA) la durée d’impulsion peut atteindre 100 as. 

Les expériences couvrent un large domaine autour de l’imagerie cohérente dans les X mous (interférométrie, holographie), de mesures d’indice optique, d’études sur l’endommagement des miroirs X, d’études de physique du solide, ou le magnétisme femtoseconde.

Depuis les années 2000, le LOA met à profit ses lasers ultraintenses pour développer des sources lasers XUV compacts et à haute cadence. Le principe est le suivant : un plasma est créé en focalisant un laser sur une cible à l’état solide ou gazeuse.

( source : gargantua-polytechnique )


Impacts d'impulsions laser femtosecondes 
sur une jambe ( capture avec mon caméscope )

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