Interaction laser-matière
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)
La thématique "Interaction laser-matière en champ fort" associe trois groupes de recherche du LIDyL :
Le groupe ATTO étudie la production par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un gaz d'impulsions de lumière dans l'extrême UV (10-100nm), de durée ultra-brève, typiquement une centaine d'attosecondes (1as=10-18s).......
♦ Contact : Pascal Salières.
Le groupe PHI étudie la physique de l'interaction laser-matière en régime ultra-relativiste et à ultra-haut contraste .....
♦ Contact : Sandrine Dobosz-Dufrenoy.
Matière à Haute Densité d'Energie
Le groupe MHDE s'intéresse aux propriétés électroniques et radiatives (émissivité, opacité, ...) des plasmas denses et chauds .....
♦ Contact : Thomas Blensky.
Sur ce thème, les objectifs de recherche portent sur
- le développement et la caractérisation de nouveaux matériaux pour l'optique et la photonique, et sur
- le développement de nouvelles instrumentations (capteurs optiques, lasers...).
Les forces de cette thématique résident dans la capacité des équipes du CIMAP à réaliser les matériaux (cristaux massifs et couches minces de fluorures dopés par terre rares, couches minces nanostructurées d'oxyde codopés par des nanograins de silicium et des terres rares par exemple), d'étudier leurs caractéristiques structurales et optiques, et de construire des prototypes lasers ou des concepts de base de dispositifs.
Par ailleurs, les compétences en optique et en instrumentation sont mises à profit pour réaliser des capteurs originaux et pour proposer des méthodes permettant de maîtriser les faisceaux laser.
3 équipes de recherche travaillent sur cette thématique de façon complémentaire et de nombreuses collaborations existent entre elles :
- Équipe NIMPH : "Nanostructures intégrées pour la microélectronique et la photonique"
- Équipe OML : "Optique, Matériaux, Lasers"
- Équipe PM2E : "Propriétés des Matériaux pour les Économies d’Énergie"
Leur activité porte sur :
- Dispositifs lasers et électroluminescents
- Optique et spectroscopie expérimentale et théorique
- Fabrication de cristaux massifs et couches minces micro- nanostructurées
Une réaction chimique dépend non seulement des atomes et des molécules mises en jeu mais aussi de leur environnement à courte distance. Comprendre le déroulement d'une réaction chimique demande ainsi une approche fondamentale prenant en compte à la fois ses aspects temporels et spatiaux. L’IRAMIS met donc en œuvre tout un ensemble de spectroscopies résolues en temps de la femtoseconde à la milliseconde avec des lasers pour étudier la dynamique de systèmes moléculaires, allant de biomolécules telles que l’ADN à des molécules chromophores pour le photovoltaïque.
Différentes problématique sont étudiées. En particulier des études conformatio-sélectives sont abordés par une double approche expérience – théorie avec des simulations de chimie quantique. Des systèmes plus complexes hors équilibre, isolés en phase gazeuse ou liés à des agrégats, sont étudiés dans le but d’identifier et de modéliser les forces qui pilotent leur dynamique réactionnelle.
