Description

Les lasers de ultra-haute intensité sont couramment utilisés pour générer des faisceaux de particules énergétiques. Ce nouveau type d’accélérateurs, dits laser-plasma (ALP), sont considérés comme une des applications phares de ces lasers car ils pourraient produire une rupture technologique, notamment en matière de diagnostic médical, de radiothérapie et d’imagerie à l’échelle industrielle (contrôle non destructif). Cependant, le déploiement industriel de ces ALP est freiné par l’utilisation quasi-exclusive de pilotes laser femtoseconde Titane : Saphir (Ti : Sa), qui ont atteint leurs limites en termes de taux de répétition et de puissance moyenne. Aujourd’hui, la post-compression non linéaire des lasers à l’ytterbium (Yb) apparaît comme une alternative puissante car elle combine à la fois les puissances moyennes élevées et les durées d’impulsion ultracourtes. En particulier, l’invention d’une nouvelle technique de post-compression, la propagation nonlinéaire dans une cellule multi-passes (MPC), fournit de grandes longueurs d’interaction nonlinéaires avec des dimensions réduites, donne des résultats spectaculaires avec les lasers Yb, et permet d’envisager, dans un avenir proche, le développement de pilotes laser avec des puissances crête multi-TW et des puissances moyennes multi-kW. Cependant, la dynamique spatio-temporelle d’une MPC en régime nonlinéaire extrême a reste à ce jour peu explorée et les caractéristiques critiques pour le pilotage d’un ALP, comme la durée d’impulsion ultime et le contraste temporel, restent à découvrir.

L’objectif du travail de thèse est d’étudier, numériquement et expérimentalement, différents concepts de MPC permettant la post-compression d’impulsions Yb à quelques cycles optiques avec des puissances crête de l’ordre du TW, avec un contraste temporel élevé. Les travaux numériques seront effectués à l’aide d’un outil de simulation 3D évolutif développé en interne au laboratoire, tandis que les travaux expérimentaux seront réalisés dans une salle dédiée à l’aide d’un système laser Yb ultrabref de pointe. Les différents prototypes de post-compresseur MPC seront testés sur un ALP expérimental dans une salle radio-protégée dédiée.

Compétences requises

Diplôme de Master 2 ou équivalent en sciences physiques, idéalement avec une spécialité en Laser et Plasma. Maîtrise des langages Matlab et Python requise. Expérience en laboratoire avec les lasers ultrabrefs ou interaction laser-matière souhaitée. Motivation et esprit d’équipe fortement souhaités.

Bibliographie

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Mots clés

optique nonlinéaire, optique ultra-rapide, laser, plasma