1 / 29

STAGE LASERS INTENSES Du 4 au 8 février 2008 COURS

STAGE LASERS INTENSES Du 4 au 8 février 2008 COURS. Contrôle temporel & spectral : façonnage d’impulsions. Jean-Christophe Delagnes. CPMOH, Université Bordeaux 1 jc.delagnes@cpmoh.u-bordeaux1.fr. PLAN. Pourquoi le façonnage ? Une étape incontournable Des impulsions « à la carte »

gaye
Télécharger la présentation

STAGE LASERS INTENSES Du 4 au 8 février 2008 COURS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. STAGE LASERS INTENSES Du 4 au 8 février 2008 COURS Contrôle temporel & spectral :façonnage d’impulsions Jean-Christophe Delagnes CPMOH, Université Bordeaux 1 jc.delagnes@cpmoh.u-bordeaux1.fr

  2. PLAN • Pourquoi le façonnage ? • Une étape incontournable • Des impulsions « à la carte » • Mise en œuvre • Limitation du façonnage temporel direct • Passage au domaine spectral • Réalisations pratiques • Ligne à dispersion nulle (ligne 4-f) • Filtre dispersif programmable (AOPDF) • Conclusion J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  3. Compensation de la dispersion • Course aux impulsions ultracourtes  Compenser la dispersion Impulsion courtes  Spectre large Milieux matériels (air, verre, …) Dispersion Compensation n(w) variation significative  Dispersion temporelle Effet toujours présent et additif Pour des impulsions très courtes même l’air est dispersif (Dt<20fs) ? J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  4. Comment compenser ? • Compensation à l’aide d’un dispositif de mise en forme pour restaurer l’impulsion ultracourte avant dispersion • Dispersion naturelle : • Éléments d’optique passifs • Air • Milieux amplificateur • Cristaux non linéaires • Dispersion « provoquée » : • Amplification à dérive de fréquence (CPA) J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  5. Amplification à dérive de fréquence (CPA) Étireur Facteur d’étirement ~ 104 Amplification Gain, Dispersif, NL Compresseur Compenser l’étireur (en théorie) Dispositif de mise en forme Compensation des ordres supérieurs J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  6. Mises en forme plus complexes • Amplificateurs, NOPA, OPCPA • Compensation du rétrécissement par le gain • Compensation de phases oscillantes, automodulation • Également • Séquences d’impulsions • Impulsions « carrées » • Optimisation d’un processus physique donné Dispositif de mise en forme Production de profils temporels arbitraires J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  7. Oscillateur Façonneur Ampli CPA Expérience/Utilisation Algorithme Mesure(s) Opérateur Mise en forme programmable • Dispositif de mise en forme • Contrôlable par ordinateur • Taux de rafraîchissement rapide J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  8. PLAN • Pourquoi le façonnage ? • Une étape incontournable • Des impulsions « à la carte » • Mise en œuvre • Limitation du façonnage temporel direct • Passage au domaine spectral • Réalisations pratiques • Ligne à dispersion nulle (ligne 4-f) • Filtre dispersif programmable (AOPDF) • Conclusion J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  9. Façonnage temporel (direct) ? • Façonneur temporel • Contrôle de la transmission à l’échelle femtoseconde • N’existe pas ! (sauf rares phénomènes physiques particuliers) • Modulateurs rapides > quelques ps fs Façonneur temporel Façonnage temporel direct IMPOSSIBLE J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  10. Champ électrique Champ réel  Représentation complexe Transformée de Fourier  Spectre complexe Formalisme Une autre approche : Mise en forme spectrale • Contrôle du profil temporel • Mise en forme de l’amplitude spectrale • Mise en forme de la phase spectrale J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  11. Mise en forme spectrale • Lasers ultracourts • Spectre large + modes de cavité • Blocage de mode • Profil temporel • A0 cos(w0t + f0) • A1 cos(w1t + f1) • A2 cos(w2t + f2) • … • Contrôle de l’amplitude spectrale A(w) et de la phase spectrale f(w) • A(w) : Choix des A0,A1,A2,… • f(w) : Choix des f0,f1,f2,… J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  12. PLAN • Pourquoi le façonnage ? • Une étape incontournable • Des impulsions « à la carte » • Mise en œuvre • Limitation du façonnage temporel direct • Passage au domaine spectral • Réalisations pratiques • Ligne à dispersion nulle (ligne 4-f) • Filtre dispersif programmable (AOPDF) • Conclusion J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  13. Ligne « 4-f » Au plan de Fourier : Étalement spatial des composantes spectrales J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  14. Ligne « 4-f » : Masque fixe J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  15. Ligne « 4-f » : Masque ajustable J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  16. Ligne « 4-f » réelle • LCD Jenoptik • 2x640 pixels • f=600mm • 2000 traits/mm • 0,06 nm/pix à 800nm • fenêtre de 35ps pour 100fs • 300 GW/cm² J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  17. Principe de fonctionnement J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  18. Exemples de mises en forme • Possibilité de réaliser des mises forme (très) complexes • Délais • Phase quadratique, cubique, … • Trains d’impulsions • Carré • … • Existence de quelques défauts J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  19. Dispersion spatiale Xw = f . g . w f : Distance focale g : Dispersion angulaire Tache focale Xw . dX= l0 . f / dx f : Distance focale l0 : Longueur d’onde centrale dx : Diamètre sur le réseau Ligne « 4-f » : Paramètres J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  20. Défauts Couplages spatio-temporels Masque pixellisé : répliques temporelles Dispositif complexe Qualités Éprouvé, bien caractérisé Tous taux de répétition Forte puissance de sortie « Accordable » l0 et Dl Ligne « 4-f » : Résumé Description des couplages spatio-temporels : Matrice de Kostenbauder (généralisation des matrices ABCD) J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  21. Ligne « 4-f » : Variantes • Géométries : • Agencement des éléments (minimiser les aberrations géométriques) • Ligne repliée « 2-f » : Double passage/Miroir déformable • Modulateur : • LCD, Valve optique (non pixellisé) • AOM • Miroir déformable • Optiques : • Réseaux ou prismes • Miroirs cylindriques ou lentilles J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  22. PLAN • Pourquoi le façonnage ? • Une étape incontournable • Des impulsions « à la carte » • Mise en œuvre • Limitation du façonnage temporel direct • Passage au domaine spectral • Réalisations pratiques • Ligne à dispersion nulle (ligne 4-f) • Filtre dispersif programmable (AOPDF) • Conclusion J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  23. Une nouvelle approche : AOPDF • AcoustoOptic Programmable Dispersive Filter • Interaction colinéaire avec une onde acoustique façonnée (modulateur RF) • Auto-compensation de la dispersion chromatique du cristal J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  24. AOPDF : le « Dazzler » • Capacité de façonnage • Augmente avec la taille du cristal • Diminue avec la bande spectrale • Compromis avec l’efficacité • Qualités • Compact • Géométrie simple • « Plug-and-Play » • Taux de rafraîchissement rapide • Défauts • Taux de répétition <10kHz (RF) • Énergie < MW/cm² Dazzler TM (Fastlite) J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  25. PLAN • Pourquoi le façonnage ? • Une étape incontournable • Des impulsions « à la carte » • Mise en œuvre • Limitation du façonnage temporel direct • Passage au domaine spectral • Réalisations pratiques • Ligne à dispersion nulle (ligne 4-f) • Filtre dispersif programmable (AOPDF) • Conclusion J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  26. Quel choix ? • Réponse complexe en fonction : • Besoins réels • Compromis acceptables • Énergie • Contraste • Contrôle complet • Forte complexité • Tx Raf. • Compacité • Faible efficacité • Répliques • Phase seule • Faible résolution • Tx Raf. faible • Dispositif complexe J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  27. Nettoyage d’impulsion avant amplification • Énergie • Contraste • Contrôle complet • Forte complexité • Tx Raf. • Compacité • Faible efficacité • Répliques • Phase seule • Faible résolution • Tx Raf. faible • Dispositif complexe J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  28. Séquence d’impulsions complexes amplifiées • Énergie • Contraste • Contrôle complet • Forte complexité • Tx Raf. • Compacité • Faible efficacité • Répliques • Phase seule • Faible résolution • Tx Raf. faible • Dispositif complexe J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

  29. FIN • Remerciements : • A. Monmayrant • B. Chatel • B. Girard J.C.Delagnes - Formation Lasers Intenses - Mise en forme temporelle et spectrale

More Related