Thèses

Mercredi 2 Octobre 2024 à 14h00.

Génération et caractérisation d impulsions attosecondes isolées à haute cadence

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La génération d'harmoniques d'ordres élevés est un phénomène physique non linéaire qui se produit en focalisant une impulsion de durée femtoseconde (1 fs = 10⁻¹⁵ s) dans un gaz rare. Elle permet de produire des spectres dans le domaine UV/XUV, se présentant sous forme d'un peigne de fréquences. L'intérêt croissant pour la génération d'harmoniques d'ordres élevés vient du fait que les spectres XUV générés sont compatibles, dans le domaine temporel, avec la production d'impulsions attosecondes (1 as = 10⁻¹⁸ s). Ces impulsions sont d'un grand intérêt dans l'étude de dynamiques électroniques complexes, de temps de photoémissions dans des atomes ou molécules, ou encore dans des applications industrielles telles que l'étude de la lithographie. Les dynamiques au cœur des atomes se déroulent sur des échelles de l'unité atomique de temps, avec une unité atomique de temps équivalant à 24 as. La production de ces impulsions attosecondes est donc pertinente pour étudier ces phénomènes au cœur même des atomes. Plus particulièrement, nous nous intéressons ici à la génération de trains d'impulsions attosecondes courts et d'impulsions attosecondes isolées. La génération d'harmoniques d'ordres élevés permet d'obtenir des trains d'impulsions attosecondes, et nous cherchons à isoler une impulsion dans le train d'impulsions. Cela se traduit spectralement par la recherche d'un spectre XUV continu. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la génération de ces spectres XUV continus, ainsi qu'à la caractérisation temporelle des impulsions femtosecondes et attosecondes. Le point d'action se trouve dans le confinement temporel de l'émission XUV. Dans une première partie, nous montrons une méthode robuste afin de diminuer la durée des impulsions fondamentales jusqu'à une durée de quelques cycles optiques. Cette mise en forme spectrale amène plusieurs applications subsidiaires pour la mise en forme spectrale du spectre harmonique. Dans une seconde partie, nous présentons une deuxième méthode pour confiner l'émission XUV, en modulant temporellement la polarisation de l'impulsion fondamentale, avec la méthode dite de "porte de polarisation". De nouvelles configurations de la porte de polarisation et les effets spectraux associés au confinement temporel y sont décrits. Dans une troisième partie, nous présentons la combinaison des deux méthodes évoquées dans les deux premières parties, afin d'obtenir des spectres XUV continus compatibles avec la génération d'impulsions attosecondes isolées. Ces spectres continus ont été obtenus dans deux laboratoires, avec deux systèmes expérimentaux différents. Dans une dernière partie, nous nous intéressons à la caractérisation des impulsions XUV femtosecondes et attosecondes. En particulier, nous présentons une caractérisation classique basée sur un signal de photoélectrons, permettant de caractériser des impulsions de quelques centaines d'attosecondes, jusqu'à une impulsion attoseconde isolée. Nous proposons également deux nouvelles méthodes, basées sur l'observation du signal de photons XUV et sur la modulation de polarisation de l'impulsion fondamentale. Par ces méthodes, nous cherchons à reconstruire les enveloppes temporelles des harmoniques.

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