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Chaîne Femtoseconde

La chaîne Ti : saphir du laboratoire est basée sur la technique Chirped Pulse Amplification ( CPA) introduite en 1985 par D. Strickland et G. Mourou

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La technique CPA est une méthode pour augmenter l’énergie d’une impulsion courte, tout en évitant des puissances crêtes très élevées dans le processus d’amplification lui-même. Cela se fait en allongeant la durée de l’impulsion par dispersion. En allongeant les impulsions dans le temps, l’énergie peut être efficacement extraite du milieu laser et on évite d’endommager le milieu amplificateur. La technique CPA est particulièrement utile pour une utilisation efficace des milieux laser solides à haute densité d’énergie stockée (1 - 10 J/cm2), où l’extraction de l’énergie totale dans une courte impulsion conduirait à des intensités supérieures au seuil de dommages des milieux amplificateurs. La méthode CPA fonctionne comme suit (voir la figure) : les impulsions lumineuses ultracourtes sont générées à basse énergie grâce à l’utilisation d’un oscillateur laser ultracourt à modes bloqués. Ce laser à modes bloqués génère généralement des impulsions lumineuses à un taux de répétition élevé ( 100 MHz) avec des énergies d’impulsion de l’ordre de 10^-9 J et avec des durées d’impulsion de l’ordre de 10^-12-10^-14 s. Ces impulsins sont ensuite allongées temporellement en utilisant une ligne à retard dispersive constituée d’une paire de réseaux de diffraction. L’impulsion est étirée à partir d’une durée de moins de 100 fs à environ 100 ps, ce qui diminue sa puissance crête de trois ordres de grandeur. Un ou plusieurs étages d’amplification sont utilisés pour augmenter l’énergie de l’impulsion, par six à neuf ordres de grandeur, à une fluence suffisante pour extraire efficacement l’énergie d’un milieu amplificateur. Après l’amplification optique, lorsque l’impulsion est très énergique, une deuxième paire de réseaux est ensuite utilisée pour recompresser l’impulsion à la durée initiale.

Caractéristiques techniques de la chaîne femtoseconde

- Oscillateur Ti : Saphir à blocage de mode TSUNAMI de chez Spectra Physics,
76 MHz, 40 fs, 4 nJ
- Amplificateur régénératif Ti : Saphir SPITFIRE de chez Spectra Physics
Longueur d’onde : 800 nm
Taux de répétition : 1 KHz-4 Hz

Énergie par pulse : 2 mJ

Régime 1 Régime 2 Régime 3
40 fs 120 fs 1-2 ps
Largeur de bande 34 nm 10 nm 1 nm
Puissance crête 50 GW 17 GW 2-1 GW

- Amplificateur optique parametrique femtoseconde TOPAS-C de chez Light Conversion, longeur d’onde accordable entre 240 nm-20 µm

- Amplificateur optique parametrique picoseconde TOPAS-800-ps de chez Light Conversion, longeur d’onde accordable entre 240 nm-20 µm

Pour réserver du temps de faisceau sur la chaîne envoyer un mèl à femto@univ-lille1.fr

Responsables
Nunzia Savoia
Ingénieur de Recherche
bureau 143, tél. 03 20 33 64 62
laboratoire 138, tél. 03 20 43 41 65

Marc Le Parquier
Ingénieur d’études au CERLA / Optical and Instrumentation Engineer
tél. 03 20 33 64 72

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