Plusieurs équipes du LIDYL contribuent au développement de sources de lumière extrême (impulsions lasers ultra intense / ultra brèves), ainsi qu'au nécessaire développement de la métrologie optique associée avec la mesure de profil d'intensité ultra-intense ou de durée d'impulsions dans le domaine attoseconde (10^-18 s).

Ce domaine couvre plus particulièrement au LIDYL :

• Développements de l'optique femtoseconde-attoseconde
  • Contrôle de la phase optique
  • États exotiques de la lumière (moments angulaires de spin et orbital)
  • Lignes de lumière (transport et mise en forme des faisceaux)
  • Métrologie et caractérisation avancées
  • Miroirs plasma
  • Nouvelles spectroscopies (ex. dichroïsme hélicoïdal)
  • Post-compression des impulsions laser
  • Sources de particules et de rayonnement de courte longueur d’onde
• Modélisation optique
• Optique et composants non-linéaires

While the pulse durations of infrared lasers are reaching the fundamental limitation imposed by the duration of the optical cycle (a few femtoseconds), High-order Harmonic Generation has recently opened a new field by accessing the attosecond regime (1as = 10^-18 s).

HHG spectra are made of lines corresponding to the odd multiples of the fundamental laser frequency, and can cover a very broad spectral range, from visible light to soft X-rays. If these harmonics are phase locked, then the corresponding temporal profile is a train of attosecond pulses separated by half the laser period, whose duration decreases as the number of combined harmonics increases. The first experimental demonstration of attosecond pulses was performed in 2001 by the attophysics group in collaboration with the Laboratoire d’Optique Appliquée (Palaiseau) and FOM institute (The Netherlands) using the RABBITT technique [1]. We measured a train of 250 as pulses, corresponding to the superposition of five consecutive harmonics. In 2003 we extended this study by measuring the relative phases of the high harmonics over a broad spectral range [2]. This uncovered for the first time the presence of an intrinsic chirp of the attosecond emission.

Currently our activity is aiming at further developing these attosecond sources and at exploring the new physics they make accessible (see below). In-house theoretical studies provide support on these topics, using and developing 3D propagation codes in combination with Strong Field Approximation microscopic response. Further support is provided through external collaborations with theoretical groups in, e.g. Paris (LCPMR), or Madrid (UAM). 

[1] P.-M. Paul et al., Observation of a train of attosecond pulses from high harmonic generation, Science, 292, 1689 (2001).
[2] Y. Mairesse et al.  Attosecond synchronization of high-harmonic soft X-rays, Science, 302, 1540 (2003)

Au LIDYL, les simulations numériques permettent de modéliser l'interaction de la lumière avec la matière en particulier sous l'effet d'impulsions laser de très haute intensité et extrêmement brèves (domaine attoseconde (10^-18 s). Les simulations de plasma denses ou dilués, en particulier à la surface d'un solide, ou encore l'interaction de plusieurs impulsions successives (miroir plasma) demandent des réaliser des calculs intensifs ultrapuissants, sur des machines pouvant effectuer des milliards de calculs par seconde.

Cette thématique couvre les activités suivantes au sein du LIDYL :

• Calcul exascale
• Développement algorithmique et modélisation
• Frugalité numérique
• Intelligence artificielle

La matière sous toutes ses formes est quantifiée. Atomes, molécules des molécules simples aux macromolécules biologiques, présentent des spectres lumineux caractéristiques, en absorption ou en émission, que l'on peut identifier par spectroscopie. Les sources lasers et plus particulièrement les sources impulsionnelles permettent aujourd'hui de nouveaux développements de tous les types de spectroscopies.

C'est par ces techniques que plusieurs équipes du LIDYL abordent des sujets de recherche très actuels :

• Caractérisation de produits de fission
• Dosimétrie par fluorescence
• Nouvelles approches pour la radiothérapie (Radiothérapie 2.0)
• Physico-chimie multi-échelle de la radiolyse