Faits marquants 2019

26 février 2019

Les lasers à impulsions ultra-brèves sont au cœur de la recherche sur l'interaction rayonnement-matière avec de nombreuses applications dans des domaines très variés : femto-chimie, photovoltaïque… Certains de ces lasers nécessitent des développements complexes pour que les impulsions produites répondent par leurs caractéristiques (énergie délivrée, longueur d'onde, forme et stabilité de l'impulsion…) à des besoins spécifiques.

Pour le dispositif d'ATTOLAB, Equipex sur la dynamique ultra rapide coordonné par le LIDYL au CEA, plusieurs dispositifs expérimentaux de physique atomique et moléculaire et de physique du solide seront accessibles, pour lesquels il est nécessaire de produire des impulsions laser de forte énergie (qques 10 mJ) à haute cadence (1 ou 10 kHz) présentant un spectre de longueur d’onde et largeur spectrale et accordables, d'une durée inférieure à 20 femtosecondes (1 femtoseconde = 10-15 s), avec un contrôle extrêmement précis des caractéristiques à l’échelle du champ électrique.

Afin d'atteindre les objectifs des expériences, les chercheurs du laboratoire commun "Impulse", associant le LIDYL à la société Amplitude Technologies, ont réalisé une chaine amplificatrice laser avec une configuration des étages amplificateurs originale, qui permet d’obtenir les caractéristiques requises et au meilleur niveau mondial.

06 septembre 2019

Une collaboration entre les équipes du LIDYL au CEA Saclay et de l'ATP du Lawrence Berkeley National Lab (LBNL) vient d'élucider les mécanismes d’absorption d’un faisceau laser ultra-intense, lors de sa réflexion sur un plasma dense formé à la surface d’une cible solide. Ces mécanismes, jusqu’alors non identifiés pour des intensités lasers > 1018 W.cm-2, interviennent dans de nombreux processus laser-plasma, tels que la production de faisceaux d’électrons et d’ions relativistes ou de faisceaux de lumière de courte longueur d'onde (émission d’harmoniques Doppler d’ordre élevé), aux multiples applications (spectroscopies, irradiations, médecine…). La compréhension fine de ces mécanismes, rendue possible grâce la combinaison de résultats expérimentaux et numériques de premier plan, permettra d’optimiser ces nouvelles sources de particules et de lumière.

10 janvier 2019

L’avènement des lasers femtosecondes (1fs = 10-18s) de puissance avec la technique "Chirped Pulse Amplification" (CPA) [1] permet aujourd’hui de délivrer des intensités lumineuses gigantesques (> 1021 W.cm-2) associées à des champs électriques ultra-intenses de l’ordre de 1013 V.m-1. Dans ces conditions extrêmes, la matière devient plasma et le champ laser peut accélérer des particules chargées (électrons/ions) du plasma à des vitesses relativistes en quelques attosecondes (1as = 10-18s). La physique associée à ces nouveaux régimes, appelée physique des Ultra-Hautes Intensités (UHI), est ultra-relativiste, fortement non-linéaire et hors-équilibre, ce qui rend son étude particulièrement importante d’un point de vue fondamental.

Les codes "Particle in Cell" - code PIC - sont particulièrement adaptés pour modéliser ces types de plasmas. Ils permettent de tester finement tous les effets de l'interaction laser-matière, lorsque l'on manipule des impulsions ultra-courtes et ultra-intenses, et surtout permettent de proposer de nouveaux modes expérimentaux. Comparé au régime térawatt, il est ainsi montré que de nouveaux phénomènes apparaissent lors de la focalisation d'une impulsion laser d'une puissance supérieure au pétawatt (> 1 PW = 1015 W) sur une surface solide : du fait de l'effet doppler et de la courbure induite par l'extrême pression de radiation, un facteur 500 est prédit sur l'intensité du champ réfléchi par un "miroir plasma", pouvant alors atteindre 1025 W.cm-2 au point focal.


[1] Le prix Nobel 2019 de Physique a été attribué à Gérard Mourou et Donna Strickland pour la découverte de cette technique d'amplification des impulsions laser.

 



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