des amplificateurs laser aux amplificateurs paramétriques nicolas forget Études de lamplification...
TRANSCRIPT
Des amplificateurs laser aux amplificateurs paramétriques
Nicolas Forget
Études de l’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence et du blocage de modes dans les oscillateurs
paramétriques optiques
Plan
• Introduction
• L’amplification paramétrique optique en quelques mots
• L’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence
• Les oscillateurs paramétriques optiques à modes bloqués
• Conclusions
Plan
• Introduction
• L’amplification paramétrique optique en quelques mots
• L’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence
• Les oscillateurs paramétriques optiques à modes bloqués
• Conclusions
Introduction
Un problème concret : amplifier des impulsions courtes à 1054 nm
Ti:Saphir
• impulsions courtes spectre large
100 fs 16 nm
• pour amplifier (>106) uniformément toutes les fréquences optiques, il faut un amplificateur large bande
• Nd:verre gain fort, faible bande
• Yb:verre gain moyen, faible bande
• Ti:saphir gain faible, large bande
Insuffisant à cause du rétrécissement spectral par le gain
Introduction
Une solution : l’amplification paramétrique optique (OPA) ?
• Les amplificateurs paramétriques optiques :
large bande
très fort gain
accordables en longueurs d’onde
transparents (moins d’effets thermiques)
Bande de gain Ti:Saphir
(à 820 nm)
Bande de gain OPA LBO colinéaire
(à 1054 nm)
Bande de gain OPA LBO non colinéaire
(à 930 nm)
Introduction
Une solution : l’amplification paramétrique optique ?
Nd:YAG
532 nm
1 nJ
1 mJ
1 mJ
Cristal non
linéaire
OPA
Ti:Saphir Polariseur
Cellule de Pockels
Nd:YAG
Cellule de Pockelsou rotateur de Faraday
nJ
mJ
Cavité régénérative
DièdreTi:S
Nd:YAG
1 nJ/1 mJ
532 nm
f f f f
Amplificateur multipassage
Introduction
Une solution à 1054 nm ?
Gain > 1010
Énergie >1 J
Largeur spectrale
Qualité spatiale
Haute cadence >kHz
Phase spectrale ?
Contraste temporel ?
1992 1994 1996 1998 2000 2002 20040
2
4
6
8
10
No
mb
re d
e p
ub
lica
tion
s
Année
1992 1994 1996 1998 2000 2002 20040
2
4
6
8
10
No
mb
re d
e p
ub
lica
tion
s
Année
Première démonstration*
Début thèse
+
* A. Dubietis, G. Jonusaukas and A. Piskarkas, Opt. Comm. 88 (1992)
Introduction
La problématique du sujet de thèse
Limites de la technique OPCPA ?
Quel est le contraste temporel des impulsions amplifiées ?
Peut-on générer des impulsions courtes directement à partir d’un oscillateur paramétrique optique pompé en régime continu ?
… et pourquoi pas …
et plus particulièrement
Ecole Polytechnique
Université Paris-sud
ONERA
Ville de Palaiseau
Ville d’Orsay
Plateau de Saclay
Introduction
Catherine LE BLANC
Ji-Ping ZOU
Les laboratoires d’accueil
Ecole Polytechnique
Université Paris-sud
ONERA
Ville de Palaiseau
Ville d’Orsay
Plateau de Saclay
Introduction
Emmanuel ROSENCHER
Michel LEFEBVRE
Les laboratoires d’accueil
Ecole Polytechnique
Université Paris-sud
ONERA
Ville de Palaiseau
Ville d’Orsay
Plateau de Saclay
Introduction
Cyril DRAG
Fabien BRETENACKER
Les laboratoires d’accueil
Introduction
Patrick GEORGES
Ecole Polytechnique
Université Paris-sud
ONERA
Ville de Palaiseau
Ville d’Orsay
Plateau de Saclay
Les laboratoires d’accueil
Introduction
… et de nombreuses collaborations
Lawrence Livermore National Laboratory,Livermore, Californie
Igor JOVANOVIC
Christopher P. G. BARTY
Laboratory for Laser Energetics, Rochester, New York
Vincent BAGNOUD
Jonathan D. ZUEGEL
Plan
• Introduction
• L’amplification paramétrique optique en quelques mots
• L’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence
• Les oscillateurs paramétriques optiques à modes bloqués
• Conclusions
Physique de l’OPA
Principe de l’amplification paramétrique optique (OPA)
Pompe atténuée
Signal amplifié
Faisceau complémentaire
Cristal non linéaire
Faisceaux superposés
(spatialement)
Impulsions synchronisées
(temporellement)
Accord de phase 0p s ck k k k
Transfert d’énergie
+ +
Faisceau pompe
Faisceau signal
OPA = amplificateur paramétrique optique
Physique de l’OPA
OPA et amplification laser
Amplification laser
Amplification paramétrique
Grandeur pertinente
fluence (J/cm²) intensité (W/cm²)
Mécanisme résonnant
oui non
Accordabilitélimitée
(transition laser)
oui
Stockage de l’énergie
milieu laser (µs, ns)
impulsion de pompe(ns,ps)
Saturation Jsatépuisement de
l’énergie
Gain petit signal exponentiel exponentiel
Pompage optique cohérent ou non cohérent
LaserRelaxation non radiative
Relaxation non radiative
p L
OPA
ps
c
Physique de l’OPA
Accords de phase et OPA large bande
Angle non colinéaire (°)
Lon
gueu
r d'
onde
(µ
m)
-2 -1 0 1 20.9
0.95
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x 105
Carte de gain dans BBO
OPA quasi-colinéaire et quasi-dégénéré
OPA non colinéaire et non dégénéré
Systématiquement large bande
Large bande à l’angle magique
Accord de phase par biréfringence
Angle pompe-signal (°)
Long
ueur
d’o
nde (
µm
)
Pom
pe à
52
7 n
m, 5
00
MW
/cm
²
Physique de l’OPA
Accords de phase et OPA large bande
Angle non colinéaire (°)
Lon
gueu
r d'
onde
(µ
m)
-2 -1 0 1 20.9
0.95
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x 105
Carte de gain dans BBO
OPA quasi-colinéaire et quasi-dégénéré
OPA non colinéaire et non dégénéré
Systématiquement large bande
Large bande à l’angle magique
Accord de phase par biréfringence
~80 nm
Pom
pe à
52
7 n
m, 5
00
MW
/cm
²
Angle pompe-signal (°)
Long
ueur
d’o
nde (
µm
)
Angle non colinéaire (°)
Lon
gueu
r d'
onde
(µ
m)
2.3 2.35 2.4 2.45 2.50.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x 105
Physique de l’OPA
Accords de phase et OPA large bande
Carte de gain dans BBO
OPA quasi-colinéaire et quasi-dégénéré
OPA non colinéaire et non dégénéré
Systématiquement large bande
Large bande à l’angle magique
Accord de phase par biréfringence
Angle pompe-signal (°)
Long
ueur
d’o
nde (
µm
)
Angle non colinéaire (°)
Lon
gueu
r d'
onde
(µ
m)
2.3 2.35 2.4 2.45 2.50.7
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
x 105
Physique de l’OPA
Accords de phase et OPA large bande
Carte de gain dans BBO
OPA quasi-colinéaire et quasi-dégénéré
OPA non colinéaire et non dégénéré
Systématiquement large bande
Large bande à l’angle magique
Accord de phase par biréfringence
Angle pompe-signal (°)
~130 nm
Pom
pe à
53
2 n
m, 5
00
MW
/cm
²
Long
ueur
d’o
nde (
µm
)
Plan
• Introduction
• L’amplification paramétrique optique en quelques mots
• L’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence
• Étude d’un préamplificateur mJ à 1054 nm
• Étude du contraste temporel des impulsions amplifiées
• Les oscillateurs paramétriques optiques à modes bloqués
• Conclusions et perspectives
OPCPA : principe
Principe de l’amplification à dérive de fréquence (CPA)
Idée maîtresse : abaisser l’intensité crête pour rester en dessous des seuils de dommage
EI
S
OPCPA : principe
Principe de l’amplification paramétrique à dérive de fréquence (OPCPA)
OPCPA = OP(A) + CPA
Préamplificateur OPCPA
Étude d’un préamplificateur OPCPA
Laser de pompe :
• 30 mJ, 7 ns, déclenché, injecté
• cavité instable (profil supergaussien)
Sélecteur d’impulsions 10 Hz
f=1m
/2
BBO 115 mm
BBO 215 mm
Dichroïque
Signal 0.5 nJ, 2,3 ns, 15 nm, 10 Hz
Oscillateur femtoseconde250 mW, 80 MHz, 100 fs1054 nm, =15 nm
Réducteur + filtre + imageriePolariseurs
Laser de pompe
Signal 600 µJ
Etireur
80 Mhz, 2.3 ns
z
vue de dessusz
Accord de phase de type I
s
sz
vue de face
s
s
s
sz
zz
Energie de pompe
Compensation de la double réfraction
Préamplificateur OPCPA
Étude d’un préamplificateur OPCPA : vue du montage
30 mJ7 ns 0,5 nJ
2,3 ns
0 5 10 15 20 25 30100
101
102
103
104
105
106
Gain
Energie de pompe (mJ)
0 5 10 15 20 25 30100
101
102
103
104
105
106
Gain
Energie de pompe (mJ)
Préamplificateur OPCPA
Étude d’un préamplificateur OPCPA
Gain x
Énergie x
Largeur spectrale
Qualité spatiale
Contraste temporel
Pompe1.2 mm
Signal150 µm
Rendement de 2,3 %
Gain théorique (régime linéaire)
Amplification jusqu’à 600 µJ
recouvrementwalk-off
Préamplificateur OPCPA
Étude d’un préamplificateur OPCPA
Gain x
Énergie x
Largeur spectrale
Qualité spatiale x
Contraste temporel
-3 -2 -1 0 1 2 30,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té n
orm
alis
ée (
ua)
X (mm)
-3 -2 -1 0 1 2 30,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té n
orm
alis
ée (
ua)
X (mm)
non amplifié
amplifié
Coupe profil amplifié
Ajustement gaussien
Pompe1.2 mm
Signal150 µm
Amplification jusqu’à 600 µJ
recouvrementwalk-off
1010 1020 1030 1040 1050 1060 1070 1080 1090 1100 1110
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsité
(ua
)
Longueur d'onde (nm)
Préamplificateur OPCPA
Étude d’un préamplificateur OPCPA
Gain x
Énergie x
Largeur spectrale x
Qualité spatiale x
Contraste temporel
non amplifié
non amplifié
Oscillations parasites
pour un gain trop important
15 nm
non amplifié
amplifiécomplémentaire
Préamplificateur OPCPA
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té (
ua
)
Délai (fs)
Autocorrélation du second ordre
Nouveau montage préamplificateur OPCPA
265 fs (12 nm)
Préamplificateur OPCPA
Conclusions des expériences sur le préamplificateur
Point sensible de la technique : synchronisation laser de pompe – oscillateur fs
Pour de faibles énergies de pompe, le rendement est limité par double réfraction
Avec des gains >106, la qualité des traitements antireflets est critique
Bonnes performances mais :
Deux voies de recherche
Amélioration du rendement(cristaux périodiquement
retournés)
Séjour au LLNL
Etude du contraste temporel à grande
dynamiqueI. Jovanovic, C. G. Brown, C. A. Ebbers, CP. J. B. Barty, N. Forget, C. Le Blanc, Opt.Lett. 30, 1036-1038 (2005)
Contraste temporel
Mesure du contraste à grande dynamique
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 801E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
1
Sig
nal d
e c
orr
éla
tion c
rois
é
Délai (ps)
-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 801E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0.01
0.1
1
Sig
nal d
e c
orr
éla
tion c
rois
é
Délai (ps)
-800 -600 -400 -200 0 200 400 6000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té (
ua
)
Délai (fs)
Mesure expérimentale
AjustementGaussien
265 fs
Fond de 10-7 à 100 ps
Piédestal
Impulsion
Autocorrélation du second ordre
Autocorrélation du troisième ordre
Piédestal inattendu !
Post-impulsion(artefact)
Contraste temporel
Première mesure (historique) du contraste à grande dynamique
-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40
1E-11
1E-10
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Amplificateur régéneratifchaîne 100 TW du LULI
Cor
réla
tion
croi
sée
norm
alis
ée
Délai (ps)
OPCPA LLE
-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40
1E
1E
-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40
1E
1Eseuil de détection
• Fond à 10-8
• Piédestal long (60 ps)
?
Limite quantique !
V. Bagnoud, J. D. Zuegel, N. Forget, C. Le Blanc, “High-dynamic-range temporal measurement of short-pulses amplified by OPCPA”, IFSA 2005 soumis à Optics Express
Contraste temporel
Piédestal : quelles explications ?
• Mauvais contraste oscillateur ?
• Effet de coupure spectrale ?
• Fluorescence ?
• Autre phénomène lié à l’OPA ? Nouveau montage
Modélisations et mesures
Contraste temporel
Montage dédié à l’étude du contraste
Laser de pompe
Ca
vité
régé
néra
tive
Diagnostics
OPA I
OPA II
Etireur
Compresseur
PC
MD
MD MD
MD
/2
/2
TFP
TFPGP
GP
PG
Oscillateur femtoseconde
Pilo
te d
e la
ch
aîn
e 1
00
TW
Laser de pompeLaser de pompe
Ca
vité
régé
néra
tive
Autocorrélateur
OPA I
OPA II
Etireur
Compresseur
PC
MD
MD MD
MD
/2
/2
TFP
TFPGP
GP
PG
Oscillateur femtosecondeOscillateur femtoseconde
Pilo
te d
e la
ch
aîn
e 1
00
TW
Impulsions de 750 ps
amplifiées de 200 µJ à 6 mJ
Contraste temporel
Mesure du contraste avec et sans amplification paramétrique
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 501E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Sig
nal
de
corr
éla
tion
cro
isée
Délai (ps)
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 501E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Sig
nal
de
corr
éla
tion
cro
isée
Délai (ps)1052 1054 1056 1058 1060 1062 1064 1066
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Inte
nsité
spe
ctra
le n
orm
alis
éeLongueur d'onde (nm)
200 µJ
6 mJ
300 µJ
6 mJ
Conclusion : le piédestal est lié à l’amplification paramétrique – même à faible gain Hypothèse : peut-on relier ce phénomène aux modulations spectrales observées ?
Bruit ?
Contraste temporel
Les modulations spectrales suffisent-elles à expliquer le piédestal ?
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 301E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Sig
nal d
e co
rrél
atio
n c
rois
ée
Délai (ps)
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 301E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Sig
nal d
e co
rrél
atio
n c
rois
ée
Délai (ps)
Mesure expérimentale
Calcul à partir des spectres expérimentaux
Conclusion : le piédestal est induit par les modulations spectrales
Contraste temporel
Mécanisme proposé :
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 501E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Sig
nal
de
co
rré
latio
n c
rois
éeDélai (ps)
-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 501E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
1E-3
0,01
0,1
1
Sig
nal
de
co
rré
latio
n c
rois
éeDélai (ps)
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 100,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té n
orm
alis
ée
Temps (ns)
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 100,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té n
orm
alis
ée
Temps (ns)-400 -200 0 200 400
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
Inte
nsi
té n
orm
ais
ée
Temps (ps)
-400 -200 0 200 400
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
Inte
nsi
té n
orm
ais
ée
Temps (ps)
1052 1054 1056 1058 1060 1062 10640,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té n
orm
alis
ée
Longueur d'onde (nm)
1052 1054 1056 1058 1060 1062 10640,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsi
té n
orm
alis
ée
Longueur d'onde (nm)
x=
I(t) signal étiré I(t) signal étiré
amplifiéI(t) signal
recomprimé
TF
I(t) pompe
qques ps
qques 10 ps
Contraste temporel
Conclusions de l’étude sur le contraste
l’OPCPA permet d’atteindre un meilleur contraste à + de 100 ps
des modulations temporelles rapides (quelques ps) de l’impulsion de pompe sont transférées sur les spectres amplifiés et induisent un piédestal dans le domaine temporel après recompression
le gain est instantané dans un OPA : il faut donc des impulsions de pompe sans structures spatio-temporelles et parfaitement « lisses » temporellement
il faut considérer deux sources de bruit en OPCPA :
un bruit incohérent d’origine quantique : la fluorescence
un bruit cohérent : le bruit d’intensité des impulsions de pompe
N. Forget, A. Cotel, E. Brambrink, P. Audebert and C. Le Blanc, «Pump-noise transfer in optical parametric chirped-pulse amplification» accepté à Optics Letters (2005)
Contraste temporel
Quelles améliorations possibles ?
• Améliorer l’injection (couplage, puissance)
• Utiliser un laser de pompe à modes bloqués
• Utiliser comme pompe une chaîne CPA
Mais ces solutions n’évitent pas les modulations temporelles induites par l’émission spontanée amplifiée (ASE ~ 10-3-10-5) :
I(t) signal recomprimé
2 2lasert
~largeur spectrale du milieu à gain utilisé pour le laser de pompe
dérive de fréquence de l’impulsion signal
Plan
• Introduction
• L’amplification paramétrique optique en quelques mots
• L’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence
• Les oscillateurs paramétriques optiques à modes bloqués
• Conclusions
OPO à modes bloqués
Une idée originale : insérer un OPA dans une cavité
• Pourrait-on aller jusqu’à remplacer les cristaux laser par des amplificateurs paramétriques dans les oscillateurs femtosecondes ?
Pompe cw 532 nm
Impulsion fs à 1054 nm
Modulateur optique
Ti:S
OPO à modes bloqués
Une idée originale : insérer un OPA dans une cavité
• Pourrait-on aller jusqu’à remplacer les cristaux laser par des amplificateurs paramétriques dans les oscillateurs femtosecondes ?
• Avec quels bénéfices ?
nouvelles sources primaires ultra-courtes : jusqu’à quelques fs
sources accordables sur tout le spectre IR
Oscillateur paramétrique optique verrouillé en modes
Pompe cw 532 nm
Impulsion fs à 1054 nm
Modulateur optique
OPA
OPO à modes bloqués
Idée directrice : le verrouillage de modes actif dans un OPO
Une idée neuve ?
• premier article théorique en 1974 !
M. F. Becker, D. J. Kuizenga, D. W. Phillion and A. E. Siegman, « Analytic expressions for ultrashort pulse generation in mode-locked optical parametric oscillators », J. Appl. Phys. 45 (1974)
• OPO ultra-court depuis 1995
G. M. Gale, M. Cavallari, T. J. Driscoll and F. Hache, « Sub-20-fs tunable pulses in the visible from an 82-MHz optical parametric oscillator », Opt. Lett. 20 (1995)
• mais jamais réalisé en continu
OPO à modes bloqués
Idée directrice : le verrouillage de modes actif dans un OPO
Modulateur acousto-optique
Modèle simple :
en OPO simplement résonnant on peut produire des impulsions de quelques ps
MC MC f
532 nm
PG /2PPLN:MgO
M1M2
M3M4
MC MC f
532 nm
PG /2PPLN:MgO
M1M2
M3M4
OPO à modes bloqués
Idée directrice : le verrouillage de modes actif dans un OPO
1020 1040 1060 1080 1100
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Sig
nal (
dBm
)
Longueur d'onde (nm)
1020 1040 1060 1080 1100
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Sig
nal (
dBm
)
Longueur d'onde (nm)
Spectre émis par l’OPO en quasi-continu
1064 nm
40 nm
Favorable pour supporter des
impulsions courtesOPO doublement résonnant, cavité courte
-50 0 50 100 150 2000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsity
(ua
)
Temps (µs)
-50 0 50 100 150 2000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsity
(ua
)
Temps (µs)
pompe
OPO
Seuil x2
Seuil : 130 mW
OPO à modes bloqués
Vue du montage
OPO à modes bloqués
Résultats expérimentaux
-100 -50 0 500,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsité
(ua
)
Temps (µs)
Signal Pompe Pompe dépeuplée
-100 -50 0 500,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsité
(ua
)
Temps (µs)
Signal Pompe Pompe dépeuplée
-100 -50 0 500,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsité
(ua
)
Temps (µs)
Signal Pompe Pompe dépeuplée
-100 -50 0 500,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Inte
nsité
(ua
)
Temps (µs)
Signal Pompe Pompe dépeuplée
Sans modulation Avec modulation acousto-optique
Train d’impulsions
OPO à modes bloqués
Résultats expérimentaux
-15 -10 -5 0 5 10 15
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
700 ps
T
ensi
on (
ua)
Temps (ns)
8,4 ns +/- 50 ps
-15 -10 -5 0 5 10 15
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
700 ps
T
ensi
on (
ua)
Temps (ns)
8,4 ns +/- 50 ps
N. Forget, S. Bahbah, C. Drag, M. Lefèbvre, F. Bretenacker and E. Rosencher, soumis à Optics Letters
80 100 120 140 160 180
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5 Au seuil (1,6 W) Pompe 1,8 W Pompe 2,3 W Pompe 2,4 W
Dur
ée d
es im
pul
sion
s (n
s)
Durée depuis début impulsion de pompe (µs)
OPO à modes bloqués
• Élargissement des impulsions : de 550 ps à 4 ns (photodiode 50 ps, oscilloscope 2,5 GHz)
• Fond continu
Mais…. pas de régime stationnaire strict
pompe
OPO à modes bloqués
Explications possibles :
Modulation
impulsionsignal
t=0 tcts
temps
puissanceimpulsion
complémentaire
Écart au modèle : OPO doublement résonnant
Avec un modèle simple pour un OPO doublement résonnantimpulsions de 200-300 ps.
dispersiondispersion
OPO à modes bloqués
Explications possibles pour l’élargissement des impulsions :
• dérive en fréquence de la pompe mesuré
• effets thermiques ou photoréfractifs détecté
• effets de « clusters » double résonnance
Contre-expériences en cours avec un laser continu à 532 nm
Conclusion de l’étude : il est possible de transposer la technique de verrouillage de modes actif des lasers
aux OPO
délétère en DROPO
Plan
• Introduction
• L’amplification paramétrique optique en quelques mots
• L’amplification paramétrique optique à dérive de fréquence
• Les oscillateurs paramétriques optiques à modes bloqués
• Conclusions et perspectives
Conclusions
Des amplificateurs laser aux amplificateurs paramétriques
• OPCPA :
• quelques limites d’un préamplificateur mJ en BBO à 1054 nm
• mesure et interprétation du contraste temporel des impulsions amplifiées par OPCPA
• OPO-ML :
• démonstration du verrouillage de modes dans un oscillateur paramétrique optique doublement résonnant pompé en régime continu
Perspectives
Des amplificateurs laser aux amplificateurs paramétriques
• OPCPA : une technique prometteuse pour des sources ultra-intenses
laser de pompe intense, mis en forme spatialement et temporellement, peu bruité et synchronisé !
incontestablement le point « dur » de la technique• OPO-ML : une voie intéressante pour développer des sources primaires ultra-courtes et accordables en fréquence
Perspectives
Gain instantané et local
Position (mm)
Tem
ps (
ns)
1 2 3 4 5 6 7 8
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20Position (mm)
Tem
ps (
ns)
1 2 3 4 5 6 7 8
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
-400
-200-300
-1000
100
300200
400
Délai pompe-signal (ps)
-400
-200-300
-1000
100
300200
400
Délai pompe-signal (ps)
Profil spatial du signal amplifié
Profil spatio-temporel de la pompe
Espace (mm)
Tem
ps
(ns)
Délai 1
Délai 2
Délai 3
Délai 1
Délai 2
Délai 3
750 ps
Caméra à temps de pause ultracourt (1 ps – 1 ns) ?
Remerciements
John COLLIER
Eric FREYSZ
Benoît BOULANGERPatrick GEORGES
Michel LEFEBVRE
Emmanuel ROSENCHERCatherine LE
BLANC
Cyril DRAG
Fabien BRETENAKER
Ji-Ping ZOU
Alain MIGUS
François AMIRANOFF
Pierre TOUBOUL
Brigitte ATTAL-TRETOUT
Pierre PILET
Merci à tous
Philippe BARANGER
Alexandre BRESSON
Aude DESORMEAUX
Jean-Pierre FALENI
Antoine GODARD
Riad HAIDAR
Ajmal KHAN MOHAMED
Philippe KUPECEK
Jean-Michel MELKONIAN
Myriam RAYBAUT
Isabelle RIBET
Sofiane BAHBAH
Christophe BLONDEL
Louis CABARET
Walid CHAIBI
Christian DELSART
Benoît LANTIN
Jean-Louis LE GOUET
Roger LEROUX
Patrice LEROY
Ivan LORGERET
Anne LOUCHET
Jacques LUCE
Gabriel MENNERAT
Emmanuel HUGONNOT
Claude ROUYER
Merci à tous
Kahina Sarah ABDELI Sylvie JACQUEMOT
Julie ALBRECHT Sylvie JANICOT-PROCHASSON
Patrick AUDEBERT Batiste JANVIER
Didier BALCON Mohamed KARROUCHE
Elsa BAYNARD Michel KOENIG
Olivier BEKKA Jean Claude LAGRON
Alessandra BENUZZI-MOUNAIX Catherine LE BRIS
Hélène BONDIGUEL Stéphanie LE MOAL
Jean-Michel BOUDENNE Joseph MALTESE
Rodrigue BOUILLAUD Brigitte MARCHESIN
Séverine BOUQUIN Luc MARTIN
Gilbert BOURDET Jean-François MENGUE
Erik BRAMBRINK Alain MICHARD
Jean-Luc BRUNEAU Jean-Marie MORCHAIN
Daniel CAVANNA Virginie MULTAN
Jean-Christophe CHANTELOUP Jean-Luc PAILLARD
Michel CHATEAU Eric PAILLASSA
Claude CHENAIS-POPOVICS Horia POPESCU
Arnaud COTEL Jean-Pierre PROTAT
Domingos DA SILVA ALVES Marc RABEC LE GLOAHEC
Jean-Paul DA SILVA NUNES Alessandra RAVASIO
Cyril DAMBRINE Christian SAUTERET
Jean-François DEVAUX Anne-Marie SAUTIVET
Sandra DORARD Sylvain SAVALLE
Laurence DROUEN Corinne SERRA
Emmanuelle DUFOUR François SIMON
Laurent ENNELIN Stève SIMOND
Julien FUCHS Danielle SMADJA
Annabelle FULOP Jean-Pierre THEBAULT
Christophe GODINHO Henri TIMSIT
Claude GOUEDARD Edouard VEUILLOT
Bruno HIRARDIN Bernard VINCENT
Ji-Ping ZOU
Et pour vous remercier :
le pot de thèse
Salle de réunion du LULI (bât. 403)