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JPU 2009 27-30 avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 1/20.

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1 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 1/20 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre J. Nillon, S. Montant, J. Boullet, R. Desmarchelier, Y. Zaouter, E. Cormier et S. Petit Centre Lasers Intenses et Applications (CELIA) UMR 5107 CEA-CNRS-Université Bordeaux 1

2 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 2/20 Développement dune source adaptée à la génération dharmoniques dordre élevé : Objectifs Mesure de coïncidences pour les phénomènes probabilistes source très haute cadence Génération dimpulsions attosecondes uniques stabilisation de la phase haute intensité (énergie+impulsions ultra-courtes) Impulsions < 20 fs Cadence 20 kHz-100 kHz Energie par impulsion 1 mJ Phase stabilisée Cahier des charges :

3 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 3/20 Choix darchitecture Post-compression Capillaire / filament E = 0.5 – 3 mJ = 200 nm t = 5 fs Taux de récurrence Intensité crête Impulsions ultra-courtes Stabilisation de la phase × Source : CPA Titane : Saphir OPA/NOPA/OPCPA = nm E = 0.01 – 100 mJ = octave t = 4-10 fs

4 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 4/20 Choix darchitecture Post-compression Capillaire / filament t = 50 fs Taux de récurrence Intensité crête Impulsions ultra-courtes Stabilisation de la phase Source : CPA à fibres Yb (FCPA) OPA/NOPA/OPCPA = nm E = 0.01 – 100 µJ = 200 nm t < 10 fs

5 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 5/20 Choix darchitecture : synchronisation OPCPA Source signal Source pompe Etireur signal FCPA Amplificateurs paramétriques Compresseur Synchronisation électronique 800 nm 1030 nm Synchronisation active

6 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 6/20 Choix darchitecture : synchronisation OPCPA Synchronisation passive Oscillateur femtoseconde Etireur signal FCPA Amplificateurs paramétriques Compresseur 800 nm 1030 nm Obtention de la longueur donde de pompage des fibres (1030 nm) : Décalage non linéaire (soliton) Injection directe : oscillateur à phase stabilisée, spectre couvrant une octave Rainbow (Femtolasers)

7 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 7/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Ti : Sa Phase stabilisée Cadence 78 MHz = dB Signal FCPASignal OPCPA Source : Femtolasers

8 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 8/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Signal FCPA Spectre injecté dans le FCPA : E = nm = 20 nm

9 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 9/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/ MHz P = 0,8 W = 15 nm L fibre = 1,5 m P pompe = 25 W

10 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 10/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Etireur de Öffner 78 MHz P = 0,3 W = 15 nm Durée étirée 1,5 ns Efficacité = 40% Réseau imageRéseau Miroir secondaire Miroir primaire Centre de courbure Entrée sous le dièdre Dièdre f/2

11 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 11/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Etireur de Öffner 78 MHz P = 4 W = 10 nm Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 L fibre = 1,5 m P pompe = 25 W

12 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 12/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Etireur de Öffner 100 kHz P = 3 mW = 10 nm Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels Contraste ~10 4 Sortie préampli 2 ISO Pockels 100 kHz Résidu ISO PBS

13 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 13/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Etireur de Öffner 100 kHz P = 1,5 W = 8 nm Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels L fibre = 1,2 m P pompe = 60 W Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200

14 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 14/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Etireur de Öffner 100 kHz P = 15 W = 6 nm Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels L fibre = 1,2 m P pompe = 200 W Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Ampli de puissance Fibre Yb PM 80/200

15 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 15/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Cellule de Pockels Compresseur Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Ampli de puissance Fibre Yb PM 80/ kHz P = 7 W = 6 nm Durée comprimée 390 fs Efficacité = 45%

16 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 16/20 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Cellule de Pockels Compresseur Doublage en fréquence Signal OPCPA Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Ampli de puissance Fibre Yb PM 80/ kHz P = 2,5 W = 515 nm = 6 nm Cristal KDP type I 2 mm Efficacité = 35%

17 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 17/20 Amplification paramétrique large bande Pompe FCPA 515 nm Signal Rainbow 800 nm Diagnostiques (autoco, SHG-FROG) BBO Type I Prismes SF-10 Bloc de silice 10 mm = 250 nm Accord de phase ultra large bande

18 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 18/20 Amplification paramétrique large bande Spectre amplifié 100 nm 8,8 fs (TF) autocorrélation = 22 fs (FHWM) reconstruit = 15 fs (FHWM) Bonne qualité spatiale Troisième ordre de dispersion résiduel E = kHz

19 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 19/20 Amplification paramétrique large bande Dernière minute… autocorrélation = 14 fs (FHWM) reconstruit = 10 fs (FHWM) À confirmer (FROG)…

20 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 20/20 Conclusion… … Et perspectives 1 µJ, 10 fs, 100 kHz à 800 nm Synchronisation intrinsèque Stabilité de la pompe due à linjection directe (pas de procédé non-linéaire) Mesure de stabilité de la phase à 100 kHz Augmentation de lénergie de sortie Travail sur le FCPA, E= 1 mJ en sortie de dernier ampli visée (démonstration faite par J. Limpert à Jena) Ajout dun ou deux étages NOPA supplémentaires, énergie visée 10 à 50 µJ Accroissement de la bande amplifiée dans le NOPA pour < 10 fs

21 JPU avril 2009 Source ultra-brève à haute cadence par injection dun oscillateur à phase stabilisée dans un NOPA pompé par un laser à fibre 21/20 - Merci de votre attention -


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