Génération d'harmoniques d'ordre élevé sur miroir plasma

High order harmonic generation from plasma mirrors

• Auteur / Autrice : Hervé George
• Direction : Philippe Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions laser-plasma

Mots clés libres

Absorption résonante

Emission cohérente de sillage

Harmoniques relativistes

Cohérence mutuelle

Résumé

Lorsqu'un faisceau laser de forte puissance est focalisé sur une cible solide, cette dernière est rapidement ionisée en surface, et forme un plasma dense qui réfléchit le champ incident. Pour des éclairements lasers supérieurs à quelques 10 puissance 15 Wcm-2, cette réflexion peut s'accompagner de la génération d'harmoniques d'ordre élevé de la fréquence laser, associées dans le domaine temporel à un train d'impulsions attosecondes (1 as = 10 puissance -18 s). Au cours de cette thèse, nous avons développé des diagnostiques numériques qui apportent un éclairage nouveau sur les mécanismes de génération d'harmoniques dans trois régimes d'interaction distincts : l'émission cohérente de sillage, l'émission relativiste et l'absorption résonante. Nous avons alors mis en lumière le rôle de ces mécanismes dans le cas particulier où la cible est une feuille mince (épaisseur de l'ordre de 100 nm). Ensuite, nous étudions expérimentalement les propriétés spectrales, spatiales et de cohérence mutuelle des rayonnements harmoniques émis. Nous illustrons comment nous pouvons extraire de ces mesures une information sur la dynamique du miroir plasma aux échelles de temps femtoseconde et attoseconde. Enfin, nous proposons une technique de mesure complète, en un seul tir laser, de la structure temporelle du rayonnement harmonique issu de l'interaction laser miroir plasma.

When an intense laser beam is focused on a solid target, the target's surface is rapidly ionized and forms dense plasma that reflects the incident field. For laser intensities above few 10 to the power of 15 Wcm-2, high order harmonics of the laser frequency, associated in the time domain to a train of attosecond pulses (1 as = 10 to the power of -18 s), can be generated upon this reflection. Ln this thesis, we developed numerical tools to reveal original aspects of harmonic generation mechanisms in three different interaction regime: the coherent wake emission, the relativistic emission and the resonant absorption. Ln particular, we established the role of these mechanisms when the target is a very thin foil (thickness of the order of 100 nm). Then we study experimentally the spectral, spatial and coherence properties of the emitted light. We illustrate how to exploit these measurements to get information on the plasma mirror dynamics on the femtosecond and attosecond time scales. Last, we propose a technique for the single-shot complete characterization of the temporal structure of the harmonic light emission from the laser-plasma mirror interaction.