Les vortex optiques spatiotemporels et leur moment angulaire orbital transverse : propagation et harmoniques d’ordres élevés
Ce travail doctoral s’articule autour des vortex optiques spatiotemporels (STOVs), avec l’objectif d’observer et de comprendre la conversion en génération d’harmoniques d’ordre élevé (GHOE) de leur structure de phase et de leur moment angulaire orbital (MAO) transverse.
Ce dernier a récemment été défini de plusieurs façons : nous développons un formalisme unifié permettant, dans ces différents cadres, d’expliciter et de comparer le MAO transverse associé à ces impulsions.
Contrairement au MAO longitudinal porté par les modes vortex spatiaux, nous concluons qu’aucune sorte de MAO transverse ou intrinsèque n’est portée par les photons STOV sous la forme de quanta bien définis. La nature cohérente de la GHOE assure néanmoins la multiplication de leur charge topologique par l’ordre harmonique lors de ce processus.
Expérimentalement, nous démontrons la mise en forme d’impulsions STOV ultrabrèves à partir de sources laser de durées 30 et 300 femtosecondes. Nous les caractérisons via interférométrie spectrale par transformée de Fourier résolue spatialement, puis décrivons divers aspects de leur propagation : structure modale hypergéométrique, influences de la propagation libre et de la dispersion sur leur focalisation, et évolution des différents MAO intrinsèques. Enfin, nous démontrons leur conversion en GHOE : la structure spatio-spectrale des harmoniques et son évolution avec la position du milieu non-linéaire confirment la production d’impulsions STOV dans l’extrême ultraviolet.