La propagation d’une impulsion laser ultra-courte (femtoseconde) dans les milieux transparents est le siège de nombreux phénomènes non linéaires, comme l’auto-focalisation optique due à l’effet Kerr et la défocalisation du faisceau par le plasma d’électrons créé dans son sillage. Il est désormais prouvé tant expérimentalement que théoriquement, que ce couplage laser/plasma peut confiner le faisceau en un guide d’onde intense (1013 – 1015 W/cm2) sur des distances pouvant aller jusqu’à plusieurs kilomètres dans l’atmosphère. Ce mécanisme repose principalement sur une dynamique de compression spatiale du faisceau ; l’enveloppe temporelle de l’impulsion, quant à elle, subit de fortes distorsions au cours de la propagation et par là-même agit sur les processus non-linéaires à l’origine de l’auto-guidage. Nous présenterons lors de ce séminaire une nouvelle voie de compression temporelle exploitant ce régime plasma pour raccourcir des impulsions ultra-courtes et de forte intensité dans des cellules de gaz pressurisées. Le contrôle précis de la pression permet de cibler des régimes de puissance où l’enveloppe temporelle est efficacement comprimée et maintenue sur des distances notables, de l’ordre de la longueur de Rayleigh (10 – 20 cm). On peut ainsi espérer détecter et observer la propagation d’impulsions approchant le cycle optique sur des distances accessibles expérimentalement. Dans un deuxième volet, nous traiterons l’influence d’une dérive de fréquence (chirp) sur la propagation de faisceaux femtosecondes dans l’atmosphère. Nous montrerons comment cette dérive permet de contrôler l’apparition du régime plasma, et par voie de conséquence la distance à laquelle le faisceau subit un raccourcissement maximal. De plus, nous mettrons en évidence que la compression temporelle induite par la compensation de la dispersion de la vitesse de groupe de l’onde par un chirp négatif augmente la distance d’auto-guidage du faisceau.
CEA-DAM / Ile de France – Département de Physique Théorique et Appliquée