| Centre
Paris-Saclay
| | | | | | | webmail : intra-extra| Accès VPN| Accès IST
Univ. Paris-Saclay
3 sujets /LIDYL/ATTO

Dernière mise à jour : 12-08-2022


 

Imagerie attoseconde de paquets d’onde électroniques dans les gaz moléculaires

SL-DRF-22-0460

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Attophysique (ATTO)

Saclay

Contact :

Hugo MARROUX

Pascal SALIERES

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Hugo MARROUX
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169081744

Directeur de thèse :

Pascal SALIERES
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169086339

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/pascal.salieres/

Labo : http://iramis.cea.fr/LIDYL/atto/

Voir aussi : http://attolab.fr/

Résumé :



L’étudiant-e produira des impulsions UVX attosecondes à l’aide d’un laser Titane:Saphir intense (Equipement d’Excellence ATTOLab). Ces impulsions ultrabrèves seront ensuite utilisées pour étudier la dynamique d’ionisation de gaz moléculaires : éjection d’électrons, réarrangements électroniques dans l’ion, migration de charge, décohérence quantique…



Sujet détaillé :



Ces dernières années, la génération d’impulsions sub-femtosecondes, dites attosecondes (1 as=10-18 s), a connu des progrès spectaculaires. Ces impulsions ultrabrèves ouvrent de nouvelles perspectives d’exploration de la matière à une échelle de temps jusqu’alors inaccessible. Leur génération repose sur la forte interaction non linéaire d’impulsions laser infrarouges (IR) brèves (~20 femtosecondes) et intenses avec des gaz atomiques ou moléculaires. On produit ainsi les harmoniques d’ordre élevé de la fréquence fondamentale, sur une large gamme spectrale (160-10 nm) couvrant l’extrême ultraviolet (UVX). Dans le domaine temporel, ce rayonnement cohérent se présente comme un train d’impulsions d’une durée de ~100 attosecondes [1]. Pour générer des impulsions isolées, il est nécessaire de confiner la génération dans une porte temporelle ultrabrève, ce qui implique la mise en œuvre de diverses techniques de manipulation optique.



Avec ces impulsions attosecondes, il devient possible d’étudier les dynamiques les plus rapides dans la matière, celles associées aux électrons, qui se déroulent naturellement à cette échelle de temps. La spectroscopie attoseconde permet ainsi l’étude de processus fondamentaux tels que la photo-ionisation et s’intéresse aux questions: combien de temps faut-il pour arracher un électron à un atome ou une molécule ’ Comment le nuage électronique se réarrange-t-il ’ Quelles sont les intrications quantiques créées par la photoionisation ’ Ces questions sont actuellement des ‘sujets chauds’ car les observations expérimentales résolues en temps sont désormais réalisables. En particulier, il est maintenant possible non seulement de mesurer en temps réel la formation d’une résonance [2], mais également de reconstruire le film 3D de l’éjection électronique [3].



L’objectif de la thèse est tout d’abord de générer des impulsions attosecondes de durée et fréquence centrale adaptées à l’excitation de différents systèmes moléculaires. L’objectif est ensuite de mesurer l’instant d’apparition et la distribution angulaire des particules chargées, électrons et ions. Ces informations spatiales et temporelles permettront de reconstruire le film complet 3D de l’éjection des électrons, ainsi que d’accéder à la migration du trou créé dans l’ion et conduisant à sa fragmentation. Enfin, les effets de décohérence quantique, dû notamment à l’intrication ion-photoélectron, seront étudiés avec une technique récemment mise au point au laboratoire [4].



Le travail expérimental comprendra le développement et la mise en œuvre d’un dispositif, installé sur le laser FAB1 de l’Équipement d’Excellence ATTOLab, permettant : i) la génération de rayonnement attoseconde ; ii) sa caractérisation par interférométrie quantique ; iii) son utilisation en spectroscopie de photoionisation. Les aspects théoriques seront également développés. L’étudiant(e) sera formé(e) en optique ultrarapide, physique atomique et moléculaire, chimie quantique, et acquerra une large maitrise des techniques de spectroscopie de particules chargées. Des connaissances en optique, optique non linéaire, physique atomique et moléculaire, sont une base requise.



Le travail de thèse pourra donner lieu à des campagnes d’expériences dans des laboratoires français et européens associés (Lund, Milan).



Références :

[1] Y. Mairesse, et al., Science 302, 1540 (2003)

[2] V. Gruson, et al., Science 354, 734 (2016)

[3] A. Autuori, et al., arXiv:2107.13990v1 (2021)

[4] C. Bourassin-Bouchet, et al., Phys. Rev. X 10, 031048 (2020)
Spectroscopie attoseconde de dichroïsmes magnétiques circulaires, hélicoïdaux et de leurs inverses

SL-DRF-22-0901

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Attophysique (ATTO)

Saclay

Contact :

Thierry Ruchon

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Thierry Ruchon
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169087010

Directeur de thèse :

Thierry Ruchon
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169087010

Page perso : http://iramis.cea.fr/LIDYL/Pisp/thierry.ruchon/

Labo : https://iramis.cea.fr/LIDYL/ATTO/

Voir aussi : https://iramis.cea.fr/LIDYL/DICO/

Les sources attosecondes constituent un outil spectroscopique unique, car elles émettent de la lumière dans l’extrême ultraviolet (XUV) et avec des durées extrêmement brèves (1as=10-18s). Ces sources sont basées sur la génération d’harmoniques d’ordre élevé (HHG) d’un laser femtoseconde intense, et permettent d’étudier, tant du point de vue fondamental qu’appliqué, les interactions lumière-matière avec une précision remarquable. Notre laboratoire a été pionnier pour le développement, le contrôle et la mise en forme de ces sources fournissant des impulsions XUV attosecondes. Au cours des dernières années, nous avons établi comment contrôler les moments angulaires d’impulsions attosecondes et disposons maintenant de sources assez matures pour envisager leurs applications spectroscopiques.



Au cours de cette thèse, nous développerons des expériences originales de dichroïsmes magnétiques utilisant des impulsions attosecondes. En utilisant le moment angulaire de spin et orbital des impulsions, nous sonderons le dichroïsme magnétique circulaire et hélicoïdal d’échantillons magnétiques. Cela donnera accès aux dynamiques de spin photoinduites, pour des systèmes homogènes ou au contraire présentant des singularités. L’accent sera mis, d’une part sur les aspects fondamentaux d’interaction lumière/matière dans le régime ultra bref en présence de moment angulaire, d’autre part sur la compréhension de dynamiques de spin jusqu’à alors inexplorées. Enfin, nous explorerons la possibilité de modifier transitoirement l’aimantation de matériaux avec des impulsions lasers, à travers des phénomènes inverses tels que l’effet Faraday inverse et le dichroïsme hélicoïdal inverse.



L’étudiant(e) acquerra une pratique de l’optique des lasers, en particulier femtoseconde, et de la spectroscopie ultrarapide en matière condensée. Il (elle) étudiera également les processus de physique des champs forts sur lesquels se basent la génération d'harmonique élevées. Il/elle deviendra un(e) experte de la physique attoseconde. L’acquisition de techniques d’analyse approfondie, d’interfaçage d’expérience seront encouragées même si non indispensables.



Sujet complet à http://iramis.cea.fr/LIDYL/Pisp/thierry.ruchon/

Impulsions attosecondes portant un moment angulaire orbital pour la détection de dichroïsmes hélicoïdaux

SL-DRF-22-0244

Domaine de recherche : Optique - Optique laser - Optique appliquée
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Attophysique (ATTO)

Saclay

Contact :

Thierry Ruchon

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2022

Contact :

Thierry Ruchon
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169087010

Directeur de thèse :

Thierry Ruchon
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/ATTO

0169087010

Page perso : https://iramis.cea.fr/LIDYL/Pisp/thierry.ruchon/

Labo : https://iramis.cea.fr/LIDYL/atto/

La lumière dans l’extrême ultraviolet (XUV) constitue une sonde universelle de la matière, qu’elle se présente en phase diluée ou condensée : les photons associés à cette gamme spectrale portent une énergie de 10 à 100 eV, suffisante pour ioniser directement atomes, molécules ou objets solides. De grands instruments tels les synchrotrons ou les lasers à électrons libres (LEL) fonctionnent dans cette gamme spectrale et permettent d’étudier, tant du point de vue fondamental qu’appliqué, les interactions lumière-matière dans ce régime. Cependant, ces grands instruments n’offrent pas la résolution temporelle permettant d’atteindre les échelles de temps ultimes des interactions lumière-matière, situées dans la gamme attoseconde (1as=10-18s). Une alternative est offerte par le développement, ces dernières années, de sources XUV basées sur la génération d’harmoniques d’ordre élevé (HHG) d’un laser femtoseconde intense. Notre laboratoire a été pionnier pour le développement, le contrôle et la mise en forme de ces sources fournissant des impulsions XUV attosecondes.



Au cours de cette thèse, nous développerons des dispositifs spécifiques faisant porter à ces impulsions un moment angulaire, qu’il soit de spin ou orbital. Ceci ouvrira de nouvelles applications mettant en jeu des spectroscopies résolues en temps ignorées à ce jour. L’accent sera mis, d’une part sur les aspects fondamentaux d’interaction lumière/matière dans le régime hautement non linéaire et ultra bref en présence de moment angulaire, d’autre part sur des applications de physique attoseconde, en phase diluée ou condensée. En particulier, nous chercherons à mettre en évidence des dichroïsmes hélicoïdaux, qui se manifestent par des absorptions différentes de faisceaux portant des moments angulaires orbitaux opposés. Ces effets restent très largement ignorés à ce jour.



L’étudiant(e) acquerra une pratique de l’optique des lasers, en particulier femtoseconde, et des techniques de spectrométrie de particules chargées. Il (elle) étudiera également les processus de physique des champs forts sur lesquels se basent la génération d'harmonique élevées. Il/elle deviendra un(e) experte de la physique attoseconde. L’acquisition de techniques d’analyse approfondie, d’interfaçage d’expérience seront encouragées même si non indispensables.

Sujet complet à http://iramis.cea.fr/LIDYL/Pisp/thierry.ruchon/

 

Retour en haut