Fabrice Sanson "Génération et optimisation d’harmoniques d’ordres élevés portant un moment angulaire orbital pour l’injection dans un laser X" (Pôle accélérateurs)

mardi 30 mars 2021, 10:00 → 12:00 Europe/Paris

IJCLab

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Résumé :

Ce manuscrit présente le travail de thèse CIFRE/Amplitude réalisé pour mettre en place sur la ligne XUV de LASERIX une expérience de génération d’harmoniques par un faisceau infrarouge de pompe portant un moment angulaire non nul produit par ajout d’une lame de phase. L’originalité de notre démarche a été de générer les harmoniques dans une cellule de gaz relativement longue (de l’ordre de 10mm) et de caractériser les vortex optiques de l’harmonique 25 par un Hartmann Extreme Ultraviolet. Nous avons démontré que la sensibilité du détecteur et la fiabilité du traitement logiciel des données permettait de vérifier que l’harmonique 25 porte typiquement un moment angulaire de 25, conforme aux prédictions. L’analyse plus poussée des données expérimentales a permis de mettre en évidence le caractère intrinsèquement multimode des faisceaux produits.
Elle a aussi permis de montrer le rôle de l’astigmatisme résiduel, même très faible du faisceau infrarouge de pompe dans la forme bi-lobale des vortex harmoniques produits. Forme que l’on a pu étudier et corriger grâce à une boucle de correction du front d’onde du laser de pompe.
Le travail s’appuie sur des codes de propagation et de diffraction de faisceaux portant des moments angulaires non nuls, que ce soit dans l’XUV ou l’infrarouge. Ils permettent de quantifier le caractère multimode, en termes de modes LG, des faisceaux infrarouges traversant une lame de phase supposée d’abord parfaite, puis réelle. Puis en utilisant le modèle de l’atome unique de la GHOE que le processus non linéaire non perturbatif induisait intrinsèquement de nouveaux modes LG radiaux.
L’objectif de tout ce travail pour l’équipe LASERIX était de démontrer la capacité d’un plasma amplificateur de type laser X pompé en cible solide à amplifier un vortex harmonique à la bonne longueur d’onde, tout en conservant sa structure modale et en tous cas la charge portée par le faisceau. Une collaboration avec Eduardo Oliva de Madrid qui réalise des simulations de type Maxwell Bloch montre que cela est possible du point de vue de la physique fondamentale de l’amplification dans ce domaine de longueurs d’onde.