Approche globale d'optimisation de l'intensité d'impulsions attosecondes

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Global approach on optimisation of the intensity of attosecond pulses

Supervisor: Valentin, Constance ; Mével, Eric
Report number: FRCEA-TH--17894
Physical description: 178 p.
Document: Thèse ; Thèse CEA

Keywords: X-Ray imaging ; non linear optic ; ultrafast dynamics ; HHG ; attosecond ; imagerie rayons X ; optique non linéaire ; dynamiques ultra-rapides ; attoseconde
INIS subject category: ATOMIC AND MOLECULAR PHYSICS ; CLASSICAL AND QUANTUM MECHANICS, GENERAL PHYSICS

Résumé: Le phénomène de génération d'harmonique d'ordre élevé (HHG) dans les gaz rares est une méthode prévalente pour générer des rayonnements XUV (200 -10 nm) utilisable en tant que source d'impulsions attosecondes (1 as = 10-18 s). Ces impulsions permettent notamment de sonder des dynamiques électroniques ultrarapides dans la matière. Cependant, la génération d'harmonique n'est pas un processus très efficace (10-5 dans l'argon). Afin d'optimiser les intensités des impulsions attosecondes et ainsi étendre l'applicabilité du rayonnement XUV, une caractérisation et un contrôle des propriétés spatiales des faisceaux s'avère critique. En effet, des couplages spatio-temporels, tels que des aberrations chromatiques inhérentes au processus de génération d'harmonique, peuvent mener à des perturbations du train d'impulsion attoseconde résultant. Deux méthodes de caractérisation des propriétés spatiales sont ici utilisées : la méthode “Spectral Wavefront Optical Reconstruction by Diffraction” (SWORD) ainsi qu'un senseur de front d'onde Hartmann XUV. Afin de supprimer les aberrations chromatiques, un façonnage spatial et temporel sous la forme d'un profil plat est effectué sur le faisceau de génération permettant de limiter le terme de phase harmonique dépendant de l'intensité. Ceci a pour conséquence d'augmenter la résolution temporelle et l'intensité des impulsions attosecondes.
Abstract: High harmonic generation (HHG) in rare gases is a prevalent method to generate XUV (200 -10 nm) beams useable as table-top sources of attosecond pulse (1 as = 10-18 s). These pules are notably used to probe ultrafast electronic dynamics in matter. However, HHG is not a very efficient process (10-5 in argon). In order to optimize the intensity of attosecond pulses and to extend the applicability of the XUV beam, characterisation and control of the spatial properties of said beams proves to be critical. Indeed, spatial-temporal couplings, such as chromatic aberrations inherent to the HHG process, can lead to perturbation of the resulting attosecond pulse train. We use two characterisation methods of the spatial properties: the “Spectral Wavefront Optical Reconstruction by Diffraction” (SWORD) technique and an XUV Hartman wavefront sensor. To remove chromatic aberrations in HHG we structure the driving laser to achieve a “flat-top” beam in the spatial and temporal domain, in order to limit the intensity dependant phase term thus limiting chromaticity and improving temporal resolution and intensity of the resulting attosecond pulse train.

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