Study of femtosecond laser filamentation: application to the guiding of electic discharges and radiofrequency emission - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2011

Study of femtosecond laser filamentation: application to the guiding of electic discharges and radiofrequency emission

Etude de la filamentation laser femtoseconde : application au guidage de décharges électriques et à l'émission radiofréquence

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Abstract

Study of femtosecond laser filamentation: application to the guiding of electic discharges and radiofrequency emission.
Ce travail de thèse a porté sur l’utilisation des canaux plasmas générés par filamentation laser femtoseconde d’impulsions multiterawatt focalisées dans l’air dans le domaine de l’émission radiofréquence et du guidage de décharges électriques. Nous avons démontré que le canal plasma généré dans l’air par filamentation lorqu’il est soumis à un champ électrique statique externe agit comme une antenne à ondes progressives dans le domaine radiofréquence. Ce processus est similaire au rayonnement transition Cerenkov générant une émission conique directive dans la gamme THz. Alors que l’émission THz est causée par l’oscillation électronique dans le plasma, l’émission RF est attribuée à l’oscillation ionique. Nous avons montré que le spectre d’émission basse fréquence était attribué à la présence d’attachement des électrons sur le molécule d’oxygène caractéristique de la recombinaison du plasma dans l’air. Enfin nous avons montré théoriquement et expérimentalement que la distribution spatiale du champ électrique externe influe grandement sur la forme du diagramme de rayonnement en champ lointain. De plus, nous avons mis en évidence la faisabilité d’une antenne plasma à ondes stationnaires dans l’air en couplant un signal RF dans une décharge électrique guidée par filament. L’antenne virtuelle ainsi créée rayonne avec une efficacité à peine inférieure au monopole de cuivre équivalent. Une des premières applications envisagée lors de la découverte des canaux plasmas générés dans par filamentation laser femtoseconde est la possibilité de déclencher et de guider la foudre. Nous avons démontré en laboratoire des avancées significatives dans la recherche de la conception d’un paratonnerre laser. Nous avons démontré que le filament pouvait déclencher et guider des décharges électriques impulsionnelle de 2,5 m dans les deux polarités de tension. Nous avons montré une forte variation de conditions optimales suivant la polarité.
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Dates and versions

tel-01188120 , version 1 (28-08-2015)

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  • HAL Id : tel-01188120 , version 1

Cite

Benjamin Forestier. Etude de la filamentation laser femtoseconde : application au guidage de décharges électriques et à l'émission radiofréquence. Optique [physics.optics]. Ecole Polytechnique, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01188120⟩
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