Rayonnement XUV après mise en forme
La génération de hautes harmoniques fournit un très large spectre d’harmoniques dans la gamme XUV, composé d’un peigne d’harmoniques impaires du laser de commande. Chaque harmonique dure une fraction de la durée du laser de commande et est d’autant plus large que le laser de commande a une courte durée. Avec des impulsions de commande ultimes, uniques ou de quelques cycles, il converge vers un spectre continu, où plusieurs harmoniques se chevauchent sur le plan spectral et finissent par se confondre.
Dans la salle d’expérimentation 10 kHz d’Attolab, nous avons conçu une ligne de faisceau stable pour « post-façonner » ce faisceau harmonique, avant de le délivrer par un port libre disponible pour les utilisateurs externes. En bref, nous proposons trois modes de travail, avec des durées allant d’environ 100 à 10 fs, synchronisés avec une pompe d’une durée de 23 fs à λ =800 nm. Cette flexibilité est obtenue en insérant différentes optiques XUV sur le trajet du faisceau. Le passage d’un mode à l’autre prend environ 15 minutes. La mise en service de ce nouvel équipement est prévue pour 2018.
Plus d’informations : attolab.fr
Personnes : David Bresteau, Carlo Spezzani, Julien Lenfant, David Denettierre (Soleil), François Pollack (Soleil), Maël Delhinger (IOGS), Franck Delmotte (IOGS), Thierry Ruchon (chef de projet).
Financement : Equipex Attolab, coordonné par Bertrand Carré au LIDYL.
Projets satellites : Opt2X de Paris-Saclay (coordination Danielle Dowek, Marino Marsi), Attolite (coordination Pascal D’Oliveira au LIDYL) et Pulse-X (coordination Danielle Dowek) de la région Ile de France.
Façonner le champ d’entraînement
La génération d’harmoniques à l’aide d’un faisceau gaussien unique permet d’obtenir, dans des conditions de focalisation optimales, un faisceau gaussien dont la divergence est légèrement inférieure à celle du faisceau d’entraînement. La HHG n’est pas seulement utilisée pour fournir une source ultime d’impulsions XUV ultracourtes, mais c’est aussi un exemple paradigmatique d’un processus hautement non linéaire. En tant que tel, les études avec des faisceaux d’entraînement non standard et/ou des gaz d’intérêt constituent un test important des théories de l’interaction de la matière avec les champs forts.
Dans ce contexte, nous avons démontré une méthode pour étudier l’évolution de la phase des harmoniques, en fonction d’un faisceau de pompe, par deux faisceaux XUV synchronisés, qui sont légèrement déplacés transversalement l’un par rapport à l’autre. La technique est basée sur l’utilisation d’éléments optiques de diffraction. L’un des milieux générateurs est pompé tandis que l’autre ne l’est pas. L’évolution de la phase des harmoniques en fonction du pompage a été mesurée en suivant la figure d’interférence des franges formée par les deux faisceaux XUV dans le champ lointain.
Dans une autre série d’expériences, nous avons généré des harmoniques en croisant deux faisceaux dans le milieu générateur. Nous avons ainsi formé un réseau d’excitation qui s’est transformé en une série d’ordres de diffraction pour une harmonique donnée dans le champ lointain.
Le suivi de l’amplitude des ordres de diffraction nous a permis d’établir une théorie du HHG dans une configuration à deux faisceaux.
Mise à l’échelle pour les lasers à haut taux de répétition
Pour de nombreuses études en phase gazeuse (expériences de coïncidence) ou à l’état solide (par exemple ARPES), le flux harmonique par tir doit être maintenu faible, tandis que le taux de répétition rend les statistiques significatives. Cela nécessite des lasers de commande à taux de répétition élevé, qui présentent l’inconvénient de transporter peu d’énergie par impulsion. Par conséquent, pour produire des harmoniques XUV par HHG à un taux de répétition élevé, le laser de commande doit être étroitement focalisé, ce qui permet de démêler et d’amplifier des caractéristiques souvent ignorées de la HHG.
Nous avons réalisé une série d’expériences avec deux lasers à taux de répétition élevé à l’IOGS (Groupe Laser, Marc Hanna, Patrick Georges et collaborateurs), où nous avons généré des harmoniques à λ=1,5μm et λ=1,03 μm. Nous avons dû concevoir une cible spécifique de gaz très dense pour observer ces harmoniques. Cela a révélé le rôle prépondérant joué par la « phase atomique » sur l’aspect spatio-spectral des harmoniques dans le champ lointain. Il a également fourni des indices pour la conception de sources attosecondes à des taux de répétition élevés. Ce travail préliminaire constitue la base d’un projet plus large visant à installer une source XUV à taux de répétition élevé au LIDYL
Financement : Projet FUI star, en collaboration avec Amplitude, Fastlite, IOGS.
Personnes : Aura Gonzalez, Thierry Ruchon, Groupe Laser de l’IOGS
Publication :
« Spatio-spectral structures in high harmonic generation driven by tightly focused high repetition rate lasers«
Gonzalez A-I, Journal of the Optical Society Of America B., Vol. 35(4), pp. A6-A14. OSA, 2018.
