La stabilisation de la phase CEP (Carrier Enveloppe Phase) de lasers Titane-Saphir fortement amplifiés est l’un des principaux thèmes de R&D de notre équipe; nous menons les travaux expérimentaux avec Amplitude-Technologies dans IMPULSE depuis 2009.
Nous avons en particulier proposé un dispositif innovant pour contrôler les fluctuations de CEP [O. Gobert et al., Opt. Express 19, 5410-5418 (2011)]. Ce dispositif simple, peu coûteux et compact est basé sur l’utilisation de l’effet électro-optique linéaire dans un matériau massif (LiNbO3 ou RTP par exemple): sous l’action d’un champ électrique appliqué au cristal, les vitesses de phase et de groupe des impulsions laser se propageant à travers le cristal sont modifiées indépendamment, permettant un ajustement fin de la CEP.
Ce dispositif a été testé au sein d’IMPULSE. Les mesures, en très bon accord avec les prédictions théoriques, montrent une variation de la CEP d’environ 1 radian pour une tension de 300V appliquée au cristal (LiNbO3, longueur 4 m et épaisseur 4 mm) [J.-F . Hergott et al., Opt. Express 19, 19935-19941 (2011)]. Cette méthode a conduit à un brevet CEA – Amplitude Technologies [O. Gobert et al., Brevet FR2969841 (2010)].
Nous avons également développé un diagnostic de mesure de dérive CEP qui est maintenant commercialisé par Amplitude Technologies. Ce système basé sur l’interférométrie f-2f permet l’utilisation d’une boucle totalement analogique pour mesurer et corriger les fluctuations de CEP. En utilisant une telle boucle, nous avons stabilisé la CEP d’un laser TiS 5W, 10kHz, 23 fs et atteint un bruit résiduel de 200 mrad sur plusieurs heures [Golinelli et al., Opt. Lett. 42 (12), 232925 (2017)]. Ce résultat, l’un des meilleurs pour ce type de laser à notre connaissance, se rapproche des performances des systèmes OPCPA stabilisés passivement.
Références :
- Original Ti:Sa 10 kHz front-end design delivering 17 fs, 170 mrad CEP stabilized pulses up to 5 W
A Golinelli, X. Chen, E. Gontier, B. Bussière, Olivier Tcherbakoff, M. Natile, Pascal d’’Oliveira, Pierre-Mary Paul, Jean-Francois Hergott,Optics Letters. 42 (2017) 2326-2329. - Complete analog control of the carrier-envelope-phase of a high-power laser amplifier
C. Feng, J.-F. Hergott, P.-M. Paul, X. Chen, O. Tcherbakoff, M. Comte, O. Gobert, M. Reduzzi, F. Calegari, C. Manzoni, M. Nisoli, and G. Sansone, Optics Express 21 (21) (2013)25248-25256 - Carrier-envelope phase control using linear electro-optic effect,
O. Gobert, P. M. Paul, J. F. Hergott, O. Tcherbakoff, F. Lepetit, P. d’Oliveira, F. Viala, and M. Comte, Opt. Express 19 (2011) 5410–5418. - Carrier-envelope phase stabilization of a 20 w, grating based, chirped-pulse amplified laser, using electro-optic effect in a LiNbO3 crystal,
J. F. Hergott, O. Tcherbakoff, P. M. Paul, P. Demengeot, M. Perdrix, F. Lepetit, D. Garzella, D. Guillaumet, M. Comte, P. D. Oliveira, and O. Gobert, Opt. Express 19 (2011) 19935–19941 - Laser impulsionnel femtoseconde stabilise et procédé de stabilisation
brevet CEA – Amplitude Technologies
Olivier Gobert, Michel Comte, Pierre Mary Paul, Jean Francois Hergott Brevet FR2969841 (2010).