L’un de nos principaux programmes de R&D de ces dernières années concerne le développement de lasers Titane-Saphir intenses à haute puissance moyenne et haute fréquence (1 à 10 kHz) et stabilisés en CEP (Carrier Enveloppe Phase).
Nous avons ainsi étudié et développé avec Amplitude Technologies dans le laboratoire commun de R&D » IMPULSE » (2010-2017) , de nouvelles architectures d’amplification correspondant aux besoins identifiés à moyen terme pour le laser ATTOLab FAB1/10 d’ATTOLab. Notre travail s’est focalisé sur une cavité régénérative à 10kHz dont l’originalité est d’inclure deux cristaux. En répartissant les effets thermiques entre les deux cristaux, on parvient à maintenir la qualité du profil spatial même lorsque des énergies de pompage élevées sont utilisées. Cette cavité nous a permis de tripler la puissance délivrée à qualité de faisceau équivalente.
Profil spatial pour différentes puissance de pompage pour les cavités à 1 ou 2 cristaux
Après ré-amplification dans un amplificateur double passage à deux cristaux, la puissance atteint 10W (1 mJ/impulsion).
La meilleure qualité spatiale du faisceau favorise également le fonctionnement du filtre AOPDF (Mazzler) inséré dans la cavité pour atténuer le rétrécissement spectral par le gain, permettant de produire des impulsions de 17fs (spectre de 110 nm en 1 /e2).
Nous avons également pu accorder la longueur d’onde de 760 à 850 nm avec une largeur spectrale de 35 nm (FWHM) et une résolution de 1 nm en sortie de cavité régénérative. La durée des impulsions est alors d’environ 40fs.
Enfin, la CEP a été stabilisée avec un bruit résiduel de 200 mrad sur plusieurs heures (170 mrad sur 1 minute) en utilisant une boucle de stabilisation originale totalement analogique (voir ci-dessous).
Cet amplificateur est installé sur le laser ATTOLab FAB1/10 où il injecte les amplificateurs de puissance. Des impulsions de 17,5fs avec une puissance de 0,9TW (16mJ) et un bruit CEP de 350mrad ont été obtenues sur la voie 1kHz.
Références:
- Golinelli et al., OPTICS EXPRESS 27, (10) 13624-13636 (2019)
- Golinelli et al., OPTICS LETTERS 42 (12), 2326 (2017)
- Feng et al., OPTICS EXPRESS 21, (21) 25248-25256 (2013)