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J. Nillon , S. Montant, J. Boullet, R. Desmarchelier, Y. Zaouter, E. Cormier et S. Petit

Source ultra-brève à haute cadence par injection d’un 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)

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J. Nillon , S. Montant, J. Boullet, R. Desmarchelier, Y. Zaouter, E. Cormier et S. Petit

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Presentation Transcript

  1. Source ultra-brève à haute cadence par injection d’un 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. Objectifs Mesure de coïncidences pour les phénomènes probabilistes source très haute cadence Génération d’impulsions attosecondes uniques stabilisation de la phase haute intensité (énergie+impulsions ultra-courtes) Cahier des charges : • Impulsions < 20 fs • Cadence 20 kHz-100 kHz • Energie par impulsion 1 mJ • Phase stabilisée Développement d’une source adaptée à la génération d’harmoniques d’ordre élevé :

  3. Choix d’architecture Source : CPA Titane : Saphir Taux de récurrence Intensité crête Impulsions ultra-courtes Stabilisation de la phase ×    OPA/NOPA/OPCPA l = 600-3000 nm E = 0.01 – 100 mJDl = octaveDt = 4-10 fs Post-compression Capillaire / filament E = 0.5 – 3 mJDl = 200 nmDt = 5 fs

  4. Choix d’architecture Source : CPA à fibres Yb (FCPA) Taux de récurrence Intensité crête Impulsions ultra-courtes Stabilisation de la phase     OPA/NOPA/OPCPA l = 450-1000 nm E = 0.01 – 100 µJDl = 200 nmDt < 10 fs Post-compression Capillaire / filament Dt = 50 fs

  5. Choix d’architecture : synchronisation OPCPA Synchronisation électronique Synchronisation active Source signal Etireur signal 800 nm Amplificateurs paramétriques Compresseur Source pompe FCPA 1030 nm

  6. Choix d’architecture : synchronisation OPCPA Obtention de la longueur d’onde de pompage des fibres (1030 nm) : Décalage non linéaire (soliton) Injection directe : oscillateur à phase stabilisée, spectre couvrant une octave Rainbow (Femtolasers) Synchronisation passive Oscillateur femtoseconde Etireur signal 800 nm Amplificateurs paramétriques Compresseur FCPA 1030 nm

  7. Développement de la pompe FCPA Source : Femtolasers Oscillateur Rainbow • Ti : Sa • Phase stabilisée • Cadence 78 MHz • Dl = 300 nm @ -10 dB Signal OPCPA Signal FCPA

  8. Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Signal FCPA Signal OPCPA • Spectre injecté dans le FCPA : • E = 20 pJ @ 1030nm • Dl= 20 nm

  9. Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Signal OPCPA Lfibre= 1,5 m Ppompe = 25 W 78 MHz • P = 0,8 W • Dl = 15 nm

  10. Développement de la pompe FCPA f/2 f/2 Miroir secondaire Réseau image Réseau Centre de courbure Miroir primaire Dièdre Entrée sous le dièdre Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Signal OPCPA Durée étirée 1,5 ns Efficacité h = 40% 78 MHz • P = 0,3 W • Dl = 15 nm

  11. Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Signal OPCPA Lfibre= 1,5 m Ppompe = 25 W 78 MHz • P = 4 W • Dl = 10 nm

  12. Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Développement de la pompe FCPA ISO Sortie préampli 2 PBS Résidu 100 kHz ISO PBS Pockels HR@1030nm Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels Signal OPCPA Contraste ~104 100 kHz • P = 3 mW • Dl = 10 nm

  13. Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels Signal OPCPA Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Lfibre= 1,2 m Ppompe = 60 W 100 kHz • P = 1,5 W • Dl = 8 nm

  14. Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Développement de la pompe FCPA Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels Signal OPCPA Ampli de puissance Fibre Yb PM 80/200 Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Lfibre= 1,2 m Ppompe = 200 W 100 kHz • P = 15 W • Dl = 6 nm

  15. Développement de la pompe FCPA Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels Signal OPCPA Compresseur Ampli de puissance Fibre Yb PM 80/200 Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Durée comprimée 390 fs Efficacité h = 45% 100 kHz • P = 7 W • Dl = 6 nm

  16. Développement de la pompe FCPA Préampli 2 Fibre Yb PM 40/200 Oscillateur Rainbow Séparation spectrale Etireur de Öffner Préampli 1 Fibre Yb PM 40/200 Cellule de Pockels Signal OPCPA Doublage en fréquence Compresseur Ampli de puissance Fibre Yb PM 80/200 Préampli 3 Fibre Yb PM 40/200 Cristal KDP type I 2 mm Efficacité h = 35% 100 kHz • P = 2,5 W • l= 515 nm • Dl = 6 nm

  17. Amplification paramétrique large bande Pompe FCPA 515 nm a Signal Rainbow 800 nm BBO Type I Prismes SF-10 Bloc de silice 10 mm Diagnostiques (autoco, SHG-FROG) Accord de phase ultra large bande Dl= 250 nm

  18. Amplification paramétrique large bande Spectre amplifié 100 nm  8,8 fs (TF) Dtautocorrélation = 22 fs (FHWM) Dtreconstruit = 15 fs (FHWM) Bonne qualité spatiale Troisième ordre de dispersion résiduel E = 1 µJ @ 100 kHz

  19. Amplification paramétrique large bande Dernière minute… Dtautocorrélation = 14 fs (FHWM) Dtreconstruit = 10 fs (FHWM) À confirmer (FROG)…

  20. Conclusion… 1 µJ, 10 fs, 100 kHz à 800 nm Synchronisation intrinsèque Stabilité de la pompe due à l’injection directe (pas de procédé non-linéaire) Mesure de stabilité de la phase à 100 kHz Augmentation de l’énergie de sortie Travail sur le FCPA, E= 1 mJ en sortie de dernier ampli visée (démonstration faite par J. Limpert à Jena) Ajout d’un ou deux étages NOPA supplémentaires, énergie visée 10 à 50 µJ Accroissement de la bande amplifiée dans le NOPA pour Dt < 10 fs … Et perspectives

  21. - Merci de votre attention -

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