Des impulsions laser les plus brèves possibles
Pour observer et enregistrer en temps réel des réactions chimiques, il faut les éclairer avec des impulsions laser ultra courtes. En biophysique, les impulsions les plus courtes sont requises pour atteindre l'intensité voulue afin d'accéder aux régimes auparavant inaccessibles de l'optique non linéaire. En outre, les impulsions femtosecondes autorisent des traitements médicaux précis, sans endommager les cellules voisines. Cependant, pour générer des impulsions de quelques cycles dans le visible ou l'infrarouge, il faut encore utiliser des configurations très complexes. Classiquement, il s'agit d'un amplificateur paramétrique optique non colinéaire, pompé par des impulsions femtosecondes très énergétiques, depuis un amplificateur laser régénérateur au titane:saphir. Des scientifiques financés par l'UE ont proposé une méthode notablement plus simple. Les scientifiques du projet COPULCO (Cascaded optical pulse compressor) ont utilisé la compression de soliton. Les propriétés uniques des solitons d'ordre supérieur permettent la compression des impulsions sur un seul élément de matériau non linéaire. Il s'agit d'une compression soliton quadratique en cascade. Les membres du projet COPULCO ont travaillé sur ces compressions dans des guides d'ondes quadratiques et non linéaires. Ces guides sont bien connus pour leurs propriétés non linéaires intrinsèques ainsi que pour leur excellente capacité à guider des faisceaux laser. Le passage de la lumière dans le guide supprime les effets des diffractions et renforce l'intensité des impulsions laser. Les chercheurs ont généré les solitons via un processus en cascade à phases décalées. Ils ont pu s'affranchir des non-linéarités auto-focalisantes du matériau pour une large plage de longueurs d'ondes, et obtenir des solitons auto-défocalisants de 1 100 à 1 900 nm. Ils ont aussi observé des solitons auto-compressés avec des impulsions laser femtosecondes. Les travaux de COPULCO ont approfondi la compréhension de l'effet tunnel spectral des solitons, et de la façon d'utiliser les phénomènes non linéaires pour modifier les régimes de conversion. Le fait d'atteindre une dispersion extrême dans des matériaux non linéaires a élargi la plage de dispersion vers les longueurs d'ondes plus grandes, et même avec un profil de dispersion totalement normal. Les résultats de COPULCO suggèrent que la compression quadratique de solitons puisse être élargie aux infrarouges moyens et proches. En outre, elle fonctionne avec des lasers à pompage IR, solides et économiques, générant des impulsions de l'ordre de la femtoseconde.
Mots‑clés
Impulsions laser, femtoseconde, infrarouge proche, COPULCO, compression de soliton, guide d'ondes
