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Theses Year : 2006

Laser-matter interaction at high intensity and high temporal contrast

Interaction laser matière à haut flux et fort contraste temporel

(1)
1
Gilles Doumy
  • Function : Author
  • PersonId : 832835

Abstract

The continuous progress in laser installations has already lead to ultra-short pulses capable of achieving very high focalized intensities (I>1018 W/cm²). At these intensities, matter presents new non-linear behaviours, due to the fact that the electrons are accelerated to relativistic speeds. The experimental access to this interaction regime on solid targets has long been forbidden because of the presence, alongside the femtoseconde pulse, of a pedestal (mainly due to the amplified spontaneous emission (ASE) which occurs in the laser chain) intense enough to modify the state of the target.
In this thesis, we first characterized, both experimentally and theoretically, a device which allows an improvement of the temporal contrast of the pulse: the Plasma Mirror. It consists in adjusting the focusing of the pulse on a dielectric target, so that the pedestal is mainly transmitted, while the main pulse is reflected by the overcritical plasma that it forms at the surface. The implementation of such a device on the UHI 10 laser facility (CEA Saclay – 10 TW – 60 fs) then allowed us to study the interaction between ultra-intense, high contrast pulses with solid targets.
In a first part, we managed to generate and characterize dense plasmas resulting directly from the interaction between the main pulse and very thin foils (100 nm). This characterization was realized by using an XUV source obtained by high order harmonics generation in a rare gas jet.
In a second part, we studied experimentally the phenomenon of high order harmonics generation on solid targets, which is still badly understood, but could potentially lead to a new kind of energetic ultra-short XUV sources.
Les progrès continus des installations laser ont permis l'obtention d'impulsions ultra-brèves atteignant des intensités focalisées très élevées (I>1018 W/cm²). A ces intensités, la matière présente des comportements non-linéaires nouveaux, les électrons atteignant des vitesses relativistes. L'accès expérimental à ce régime d'interaction sur des cibles solides a longtemps été interdit en raison de la présence autour de l'impulsion femtoseconde d'un piédestal (dû notamment à l'émission spontanée amplifiée (ASE) présente dans la chaîne laser) suffisamment intense pour modifier l'état de la cible.
Dans cette thèse, nous avons tout d'abord caractérisé, expérimentalement et théoriquement, un dispositif améliorant le contraste temporel de l'impulsion : le Miroir Plasma. Celui-ci consiste à focaliser l'impulsion sur une cible diélectrique de sorte que le piédestal est transmis, alors que l'impulsion principale est réfléchie par le plasma surcritique formé à la surface. Son installation sur le laser UHI 10 (CEA Saclay –10 TW– 60 fs) nous a alors permis d'étudier l'interaction d'impulsions ultra-intenses à fort contraste temporel avec des cibles solides.
Dans un premier temps, nous avons réussi à générer des plasmas denses résultant de l'interaction directe de l'impulsion principale avec des cibles minces (100 nm). Leur caractérisation a été réalisée au moyen d'une source XUV obtenue par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un jet de gaz rare.
Dans un second temps, nous avons étudié expérimentalement le phénomène de génération d'harmoniques d'ordre élevé sur cible solide, encore mal compris, mais qui potentiellement fournira une nouvelle source XUV ultra-courte et intense.
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Dates and versions

tel-00012038 , version 1 (24-03-2006)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00012038 , version 1

Cite

Gilles Doumy. Interaction laser matière à haut flux et fort contraste temporel. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Ecole Polytechnique X, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00012038⟩
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