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Exemple de faisceau laser reconstruit en trois dimensions

Métrologie et contrôle spatio-temporels de faisceaux lasers femtosecondes de haute puissance

4 min
À retrouver dans l'émission

Antoine Jeandet est en deuxième année de thèse au sein du CEA, du groupe Amplitude et de l’Université Paris-Saclay.

Exemple de faisceau laser reconstruit en trois dimensions
Exemple de faisceau laser reconstruit en trois dimensions Crédits : Antoine Jeandet

La technologie laser permet aujourd'hui de produire des « flashs » lasers d'une durée de quelques femtosecondes seulement (une femtoseconde est un millionième de milliardième de seconde). Une fois focalisées sur une tache microscopique, ces impulsions fournissent très brièvement une puissance extrême. Lorsque les particules élémentaires qui composent la matière sont soumises à ce rayonnement lumineux, elles subissent immédiatement une accélération les propulsant à la vitesse de la lumière.

Le développement rapide des lasers à Ultra Haute Intensité (UHI) rend possible l’émergence de nombreuses applications en physique fondamentale et permet dès à présent de créer des faisceaux de particules ou bien de rayons X par exemple. Les expériences menées grâce aux lasers UHI nécessitent une excellente qualité optique du faisceau laser, ainsi qu’une connaissance de toutes ses propriétés physiques en trois dimensions. Les techniques existantes permettent de décrire l’évolution de l’impulsion dans le temps ou dans l’espace de façon séparée, mais il est plus difficile d’obtenir une image fidèle des propriétés de l’impulsion qui dépendent à la fois du temps et de l’espace.

Les « Couplages Spatio-Temporels » sont des artefacts que l’on ne peut décrire qu’en trois dimensions, qui sont donc difficiles à mesurer, et qui ont néanmoins un fort impact sur l’intensité lumineuse réellement présente au foyer du laser. L’instrument de diagnostic développé durant cette thèse est un nouvel outil permettant de mesurer de façon quantitative les couplages spatio-temporels. Cet appareil, développé au sein d’une collaboration entre le CEA et le groupe Amplitude, produit des données résolues en trois dimensions qui permettent de mieux comprendre les résultats expérimentaux. Ce diagnostic permet également de trouver plus facilement les éventuelles sources d’artefacts présentes le long de la chaîne d’amplification laser, et de les éliminer.

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