Un rendement record pour des sources de lumière dans l'ultraviolet extrême
La résolution temporelle est la clé de l'étude de la dynamique électronique en temps réel. Avec l'avènement des lasers à impulsions ultracourtes, les scientifiques du laser ultrarapide ont pu capturer des phénomènes très brefs, étudiant et contrôlant les processus complexes qui ont lieu dans la nature à l'échelle de l'attoseconde. Une méthode pour créer des impulsions attosecondes de lumière est de centrer une impulsion laser extrêmement puissante sur un ensemble d'atomes de gaz nobles. Dirigés par le champ électrique intense d'un faisceau laser très harmonique, les électrons libres et les ions parents entrent en collision et se recombinent, générant des flash attosecondes pouvant appartenir à la gamme des UVE. Bien que la génération d'harmonique supérieur (HHG) fournisse une source cohérente de rayonnement UVE, elle reposait traditionnellement sur des systèmes à impulsion amplifiés haute énergie à faible taux de répétition pour fournir les intensités crête nécessaires pour ioniser le gaz cible. Le faible rendement de conversion du processus, associé au faible taux de répétition des résultats de l'amplificateur, aboutit à de faibles puissances moyennes de génération d'UVE. Dans le cadre du projet PECS (Powerful and efficient EUV coherent light sources), les scientifiques ont apporté des améliorations radicales au rendement de conversion de la puissance moyenne, tout en réduisant le coût et la taille du système. Les chercheurs ont commencé par la conception de fibres à large aire de mode, effectuant des expériences de preuve de concept ave ces impulsion femtosecondes cohérentes et mettre en place une chambre d'harmonique supérieur capable de traiter des puissances moyennes supérieures à 100 μW. Ensuite, ils ont notamment cherché à comprendre les instabilités modales dans les amplificateurs haute puissance à fibres, l'amplification spatialement séparée des impulsions laser ultracourtes, et la génération d'UVE à l'échelle de l'attoseconde. Ils ont également obtenu de nouvelles informations sur l'interaction entre le laser à puissance moyenne élevée et les amplificateurs paramétriques. Fondé sur la recherche théorique et les activités expérimentales, les membres du projet se vantent d'avoir produit le système d'amplification d'impulsion compressée paramétrique optique le plus puissant au monde. Ce système unique a considérablement renforcé le rendement de la génération d'harmonique supérieur, permettant de produire des pulsations d'attosecondes spatialement séparées à des taux de répétition atteignant 1 MHz. Ce chiffre est au moins 200 fois plus élevé que ceux rapportés dans la littérature. La source lumineuse cohérente de PECS, idéale et à haute intensité, a d'importantes implications sur l'utilisation des UVE en vue d'élucider les processus physiques, chimiques et biologiques qui sont intrinsèquement dynamiques.
Mots‑clés
Sources de lumière, ultraviolet extrême, lasers à impulsions ultracourtes, génération d'harmonique supérieur, PECS
