Applications des lasers à impulsions ultracourtes
Génération d’impulsions lasers ultracourtes jusqu’à la femtoseconde

1 - Quelques notions de base

• 1.1 - Spectroscopies standards et lasers
  Figure 2 - Exemples d’impulsions ultracourtes et spectre associé Figure 3 - Amplitude temporelle et amplitude spectrale d’une impulsion ultracourte
• 1.2 - Quelques ordres de grandeurs entre valeurs fréquentielles et temporelles
  Tableau 1
• 1.3 - Limites des résolutions fréquentielles et temporelles
  Figure 4 - Relation fréquence-temps des signaux gaussiens
• 1.4 - Milieux linéaires et non linéaires

2 - Propagation des impulsions lumineuses

• 2.1 - Constante de propagation
• 2.2 - Propagation dans un milieu absorbant : vitesse de groupe vg et coefficient de dispersion Dν
• 2.3 - Propagation des impulsions dans les milieux dispersifs non linéaires
  Figure 5 - Variation de la constante de propagation β en fonction de ω Figure 6 - Fréquences centrales relatives à ω = ω 1 et ω = ω 2 et largeurs de bande de deux impulsions en cours de propagation Figure 7 - Propagation d’une impulsion à travers une fibre de silice Figure 8 - Effet de l’automodulation de phase Figure 9 - Autoélargissement d’une impulsion initiale de 6 ps après propagation le long d’une fibre monomode Figure 10 - Rôle d’une paire de réseaux de diffraction pour compresser l’impulsion Figure 11 - Distorsion de l’impulsion dans le cas DVG < 0

3 - Génération d’impulsions

• 3.1 - Les méthodes de déclenchement (Q-switching)
• 3.2 - Génération d’impulsions courtes à l’échelle de la nanoseconde
  Figure 12 - Déclenchement mécanique Figure 13 - Déclenchement électro-optique, déclenchement acousto-optique et vidage de la cavité d’une source continue et d’une impulsion laser
• 3.3 - Génération d’impulsions très courtes à l’échelle de la picoseconde
  Figure 14 - Déclenchement par un absorbant saturable Figure 15 - Courbe de transmission d’un absorbant saturable en fonction de l’intensité incidente du faisceau laser Figure 16 - Cavité résonnante du type Fabry-Pérot multimode et laser monomode Figure 17 - Variations des intensités spectrales et temporelles d’un laser multimode et d’un laser monomode Figure 18 - Modulateur d’amplitude ou de phase pour verrouillage des modes d’une cavité Figure 19 - Comportement temporel d’une cavité à verrouillage de modes
• 3.4 - Génération d’impulsions ultracourtes à l’échelle de la femtoseconde
  Figure 20 - Impulsion temporelle gaussienne et déplacement de la fréquence instantanée de l’impulsion Figure 21 - Autofocalisation d’un faisceau Figure 22 - Utilisation d’un diaphragme pour filtrer les impulsions de fortes intensités Figure 23 - Impulsion temporelle gaussienne Figure 24 - Combinaison d’un oscillateur et d’un amplificateur de puissance (MOPA) Figure 25 - Rôle des réseaux et des prismes, compensateurs de dispersion de vitesse de groupe Figure 26 - Blocage de modes d’un laser saphir dopé Ti3+ Figure 27 - Montage d’un laser saphir dopé Ti3+ comportant un système électronique de verrouillage régénératif Figure 28 - Évolution des cristaux lasers générateurs d’impulsions « femtosecondes » Figure 29 - Montage d’un laser contenant LiSAF dopé Cr3+ comportant un système électronique de verrouillage régénératif pompé par diode laser Figure 30 - Évolution de la technologie laser vers les largeurs temporelles de l’ordre de la femtoseconde

4 - Applications des lasers à impulsions ultracourtes

• 4.1 - Application des lasers saphir : Ti3+ et LISAF : Cr3+ à la détection des polluants atmosphériques
  Tableau 2
• 4.2 - Application à la femtochimie
  Figure 31 - Exemples d’applications de la femtochimie Figure 32 - Courbes de potentiel (ou de configuration) d’une molécule selon les distances entre atomes Figure 33 - Configuration pompe-sonde permettant d’étudier par spectroscopie laser « femtoseconde » des chemins de réaction à travers un profil d’énergie potentielle Figure 34 - Réglage du délai temporel de la sonde par déplacement de miroirs
• 4.3 - Imagerie
  Figure 35 - Exemples d’images par microscopie à balayage laser par génération de troisième harmonique (GTH) (images obtenues au LOMA, CNRS)
• 4.4 - Spectroscopie des semi-conducteurs
• 4.5 - Perçage des matériaux
  Figure 36 - Perçage de trous dans la silice fondue par des lasers à 800 nm respectivement de 100 fs (0,5 μJ) et de 200 ps (9 μJ)
• 4.6 - Science des champs électromagnétiques de très hautes intensités. Vers la physique des plasmas et la fusion nucléaire

5 - Une autre étape : le développement des impulsions à l’échelle de l’attoseconde

6 - Conclusion