2) Réponse macroscopique
a) Description du modèle :
Nous résolvons l’équation des ondes dans une géométrie cylindrique en 2D ou cartésienne en 3D, selon le problème considéré, en utilisant une méthode de différences finies ou une méthode pseudo-spectrale. Différentes approximations peuvent être faites, depuis les approximations paraxiales et d’enveloppe à variation lente jusqu’à la solution de l’équation d’onde complète. Le terme source est donné par la solution de l’équation de Schrödinger dans l’approximation du champ fort (SFA).
b) Applications :
– HHG avec des faisceaux torsadés :
Les faisceaux torsadés, par exemple les faisceaux de Laguerre-Gauss (LG), transportent le moment angulaire orbital (OAM). Ils permettent de produire des faisceaux harmoniques d’ordre élevé avec un moment angulaire lq = q×l1, d’un grand intérêt pour de nombreuses études fondamentales, telles que l’échange d’OAM dans les interactions lumière-matière. Différentes configurations de génération peuvent être utilisées : faisceau unique, faisceaux bicolores colinéaires ou faisceaux unicolores croisés.
Les images ci-dessous illustrent les figures de diffraction en champ lointain de H27, produites par deux faisceaux LG se croisant avec un petit angle au niveau du foyer. Le faisceau principal, portant un lm = +1 OAM, diffracte sur le réseau transitoire produit par le faisceau perturbatif, portant un lp = ±2 OAM. La série d’anneaux avec des rayons croissants ou décroissants correspond à des ordres de diffraction avec des OAM croissants ou décroissants. Lorsque lp = -2 (image du haut), l’OAM diminue de la droite vers la gauche. La situation est inversée lorsque lp = +2 (image du bas).
Figure de diffraction en champ lointain de H27 produite par deux faisceaux croisés portant lm = +1 et lp = -2 OAM.
Diagramme de diffraction en champ lointain de H27 produit par deux faisceaux croisés portant lm = 1 et lp = 2 OAM
Référence : R. Géneaux, A. Camper, T. Auguste, O. Gobert, J. Caillat, R. Taeïb, et T. Ruchon, Nat. Commun. 7:12583 doi : 10.1038/ncomms12583 (2016).
– Génération de phares à l’attoseconde :
Lorsqu’il est focalisé, un faisceau incident avec couplage spatio-temporel entraîne une rotation du front d’onde (WFR) au foyer et une inclinaison du front d’impulsion hors du foyer. La WFR est actuellement utilisée pour produire des salves attosecondes dans différentes directions. Ce phénomène est connu sous le nom d’ »effet phare ». L’effet phare attoseconde est particulièrement bien adapté aux expériences de faisceaux de sondes attosecondes multiples.
Les images ci-dessous montrent des impulsions laser focalisées sans (en haut) et avec (en bas) WFR. Les images suivantes décrivent les trains d’impulsions attosecondes générés. Lorsque le WFR est désactivé, les salves attosecondes, produites à chaque demi-cycle, sont émises dans la même direction. En revanche, lorsque le WFR est activé, les salves sont émises dans des directions différentes.
Champ laser focalisé sans WFR.
Champ laser focalisé avec WFR.
Train d’impulsions attoseconde généré par une impulsion motrice sans WFR. Les impulsions attosecondes sont générées dans la même direction.
Train d’impulsions attoseconde généré par une impulsion de commande avec WFR. Les impulsions attosecondes sont générées dans des directions différentes.
Référence : T. Auguste, O. Gobert, T. Ruchon, et F. Quéré, Phys. Rev. A 93, 033825 (2016).