• Langue : Français
• Discipline : Milieux dilués et optique fondamentale
• Identifiant : 2024ULILR010
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 13/03/2024

Résumé en langue originale

Les travaux présentés concernent le développement en laboratoire d'un démonstrateur pilote de type installation laser d'ultra-haute intensité. En tant que premier élément d'une chaîne laser de puissance, le pilote a un rôle primordial de création, de mise en forme et de pré-amplification des impulsions. L'architecture d'un tel sous-système s'articule autour d'une source et d'un module pré-amplificateur. Nous présentons dans une première partie du manuscrit le développement d'une source femtoseconde entièrement fibrée reposant sur la technique d'amplification paramétrique optique fibrée d'impulsions à dérive de fréquence (FOPCPA). La réalisation de cette source, basée sur l'apport de technologies fibrées, nécessite d'adresser des problématiques liées à l'amplification paramétrique optique fibrée, à la caractérisation et l'intégration de fibres microstructurées à l'état de l'art et à l'étirement fibré d'impulsions courtes. Avec cette source, basée sur l'utilisation de fibres monomodes à maintien de polarisation, nous rapportons l'amplification paramétrique dans la gamme du microjoule d'impulsions centrées à 1053 nm de 10 nm de largeur spectrale. La seconde partie des travaux consiste à amplifier le signal issu de la source femtoseconde fibrée au sein du module pré-amplificateur, basé sur la technique OPCPA. L'architecture de ce module repose sur la mise en œuvre d'un laser de pompe récurrent délivrant des impulsions de quelques joules ainsi que sur plusieurs étages d'amplification paramétrique basés sur des cristaux non linéaires. A la suite d'une phase de dimensionnement des étages d'amplification paramétrique, nous démontrons l'obtention d'impulsions de 8 nm de largeur spectrale et une énergie de 200 mJ avec des caractéristiques temporelles (compression ≈500 fs) et spatiales de bonne qualité. Ces premiers résultats prometteurs ouvrent la voie à la réalisation d'études paramétriques concernant le contraste temporel, paramètre clé au sein des installations laser de puissance.

Résumé traduit

PhD work is based on a UHI (ultrahigh intensity laser) front-end demonstrator development. As the first element, the front-end has an essential role of pulse creation and pulse shaping. Such system schematically makes up of a source and a preamplifier module. First axis is on the femtosecond fiber source development, a fully fibered system with a FOPCPA (fiber optical parametric chirped pulse amplification) stage. This rests on many fiber technologies currently under development in the laboratory: fiber optical parametric amplification, microstructured fiber integration and characterization, and short pulse stretching. We report parametric amplification of 1053 nm centered pulses with 10 nm spectral bandwidth to microjoule with conservation of spectral, temporal and spatial characteristics. Second axis objective is the amplification of the femtosecond fiber source into the preamplifier module. The system is based on a recurrent Joule pump laser and on several OPA (optical parametric amplification) stages made with nonlinear crystals. After a sizing study to define the parametric amplification stage architecture, we show promising results with pulse amplification reaching hundreds of millijoules pulses. A final compression step associated with diagnostics (both spectral and spatial) highlights system performances developed in laboratory. Final objective relies on parametric studies on the temporal pulse contrast, a key parameter for UHI facilities.