Filamentation laser femtoseconde IR : Interaction of two filaments and long distance secondary radiation source - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Filamentation laser femtoseconde IR : Interaction of two filaments and long distance secondary radiation source

Filamentation laser femtoseconde IR : Interaction de deux filaments et Source de rayonnement secondaire longue distance

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Abstract

Amplified femtosecond laser systems allow, due to their high power, to explore new physical phenomena such as filamentation laser, where the laser beam propagates over long distances while maintaining a high peak intensity. Laser filament is actually a dynamic competition between Kerr effect (which focuses the beam) and defocusing due to plasma generation by the laser pulse. In this thesis the filamentation of a femtosecond IR laser beam was investigated both in terms of non-linear processes, and as a remote secondary radiation source, which can be displaced over long distance. For long propagation distances (km) the formation of several filaments is inevitable. First the interaction between two filaments has been studied methodically, and the effect of this interaction on the secondary radiation generated by filamentation has also been investigated. Then the generation of white light continuum and conical emission by laser filamentation and the ability to generate a white light continuum over long distances has been studied. Finally, a study on a field allowing propagation over 2 km was completed. We were able to demonstrate the possibilities to obtain filaments at a distance of 1 km with a femtosecond laser of 200 mJ propagating horizontally in the open air. This is, to date, the world record for long-distance laser filamentation.
Les lasers femtoseconde amplifiés permettent grâce à leur très grande puissance d'étudier de nouveaux phénomènes physiques tels que la filamentation laser, le faisceau laser se propagent alors sur de grandes distances tout en maintenant une intensité crête élevée. Un filament laser résulte d'une compétition dynamique entre l'effet Kerr (qui focalise le faisceau) et la défocalisation due au plasma généré par l'impulsion laser. Dans ce travail de thèse la filamentation d'un faisceau laser femtoseconde IR a été étudiée aussi bien en terme de processus non-linéaire, que du point de vue d'une source de rayonnements secondaires à grande distance. Lors d'une propagation sur très grande distance (kilomètre) la formation de plusieurs filaments est inévitable. L'interaction entre deux filaments a donc été étudiée méthodiquement dans un premier temps, ainsi que l'effet de cette interaction sur les rayonnements secondaires générés par filamentation. Puis la génération de continuum de lumière blanche et d'émission conique par filamentation laser et la possibilité de générer un continuum de lumière blanche à grande distance ont été étudiées. Finalement, une étude en plein air permettant une propagation sur 2 km a été réalisée. Nous avons démontré qu'il était possible d'obtenir de la filamentation jusqu'à une distance de 1 km avec un laser femtoseconde de 200 mJ se propageant horizontalement à l'air libre. Il s'agit, à ce jour, du record mondial en matière de filamentation laser à longue distance.
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Dates and versions

tel-00677376 , version 1 (08-03-2012)
tel-00677376 , version 2 (03-04-2012)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00677376 , version 1

Cite

Magali Durand. Filamentation laser femtoseconde IR : Interaction de deux filaments et Source de rayonnement secondaire longue distance. Optique [physics.optics]. Ecole Polytechnique X, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00677376v1⟩

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