"Développement d’une source laser de très haute cadence (GHz), amplifiée en mode burst et injection dans un résonateur optique pour des applications en physique des accélérateurs"
Résumé : Ce travail de thèse concerne le développement d’une source laser ultracourte dédiée à être couplée avec une cavité Fabry-Pérot, en vue d’être associée à un accélérateur d’électrons afin de produire un rayonnement X par Diffusion Compton Inverse (ICS en anglais, pour Inverse Compton Scattering). Dans un premier temps une étude portée sur l'oscillateur GHz a permis la génération des impulsions qui vont être utilisées par la suite. Des expériences permettant de caractériser les amplificateur Tangor et Lockline ont été menées, avec une attention portée sur le fond continu d'ASE en fonction de la cadence des rafales d'impulsions. Les lignes laser ont été mise en place et conçues dans le but de pouvoir empiler les impulsions dans la cavité Fabry-Perot ainsi que pour permettre l'asservissement de l'oscillateur sur la cavité. Il a pour cela fallu faire un travail de mise en forme de la polarisation des faisceaux lasers. Pour pouvoir concevoir ces lignes lasers, des simulations de la cavité concernant la taille du mode fondamental, la polarisation à l'intérieur de la cavité ou encore la propagation du faisceau ont été réalisées. Ce travail préalable à permis l'injection des impulsions dans la cavité. Dans un premier temps, l'injection des impulsions en mode continu a permis d'observer la dérive thermique due à la montée en puissance à l'intérieur de la cavité. Puis l'injection de rafales d'impulsions de différentes durées et cadences ont été comparées, dans le but d'observer la réponse de la cavité au stockage des rafales. Un résultat important fut le stockage de 300 mJ intracavité sur une durée de 20 min, ce qui a validé la viabilité de l'expérience. Après cela, des tests et des simulations ont été faits pour comprendre l'importance de la gestion du phénomène de CEP. Enfin, avec la montée en énergie en baissant la cadence des rafales, le stockage de l'énergie à atteint le seuil d'endommagement des miroirs. Après les avoir changés, quelques expériences sur le stockage des rafales dans cette nouvelles cavité ont eu lieu. Des pistes d'amélioration sont données en fin de thèse pour la continuation du projet.
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Membres du jury :
- Alexandra FRAGOLA, professeur à l’université Paris-Saclay
- Éric CORMIER, professeur à l’université de Bordeaux
- Alessandro VARIOLA, professeur à l’université Sapienza (Italie)
- Vincent LE FLANCHEC, Chef de laboratoire au CEA DAM
