Procédé et appareil de contrôle du retard entre deux impulsions lumineuses a l’échelle attoseconde

Procédé et appareil de contrôle du retard entre deux impulsions lumineuses a l’échelle attoseconde

L’invention porte sur un procédé de contrôle d’un retard (I) entre une première impulsion lumineuse, dite de pompe, et une deuxième impulsion lumineuse, dite de sonde, l’impulsion de pompe, mais pas l’impulsion de sonde, présentant une intensité et/ou une longueur d’onde adaptée pour ioniser une cible (JG2), l’impulsion de pompe et l’impulsion de sonde étant générées à partir d’un faisceau lumineux unique au moyen d’un interféromètre (IM), le procédé comprenant les étapes suivantes : a) diriger l’impulsion de pompe et l’impulsion de sonde sur la cible, en assurant un recouvrement temporel et spatial au moins partiel de ces impulsions; b) acquérir un spectre de photoélectrons (SPE) issus de la cible illuminée par les deux impulsions; c) estimer le retard à partir de la forme du spectre acquis; les étapes a), b) et c) étant répétées pour une succession d’impulsions de pompe et de sonde, générant une suite temporelle d’estimations de retard, et d) effectuer une stabilisation active de l’interféromètre à partir de ladite suite temporelle d’estimations de retard. L’invention porte également sur l’application de ce procédé à la stabilisation d’un interféromètre (IM), ainsi qu’un appareil pour la mise en œuvre du procédé.

Sur les lignes attoseconde, la résolution temporelle est généralement obtenue par des schémas d’expérience de type pompe-sonde, dans lesquels une première impulsion lumineuse déclenche un phénomène, et une seconde impulsion lumineuse sonde ultérieurement le système excité, avec un retard bien contrôlé. Au cours d’une mesure, la précision du délai entre les deux impulsions et leurs durées déterminent la résolution temporelle atteinte. Pour atteindre les meilleures performances, les expériences exigent aujourd’hui une stabilisation sur plusieurs heures du retard à l’échelle attoseconde, ce qui impose de dépasser les limites techniques actuelles.

Une nouvelle méthode efficace de stabilisation de ce délai vient d’être obtenue sur le laser FAB10 de la plateforme ATTOLab-Orme [5] : le mélange d’une impulsion harmonique XUV attoseconde et de l’impulsion IR de sonde photoionise des atomes de gaz rare selon plusieurs voies possibles qui interfèrent entre-elles. La mesure de l’état d’interférence pour plusieurs harmoniques donne une mesure très précise du délai entre les 2 impulsions, et fournit un bon signal de stabilisation par contre-réaction.

Sur plus d’une heure, le délai ainsi stabilisé montre des fluctuations d’amplitude réduite à 28 as RMS et des expériences de 3 heures avec cette précision ont été récemment réussies. Cette nouvelle technique, laisse augurer de la possibilité de mesures de dynamiques originales sur les lignes attosecondes de la plateforme ATTOLab au LIDYL.

Contact : Thierry Ruchon (LIDYL/ATTO).