Amplificateurs lasers innovants pour la postcompression à haute énergie

par Vincent Fortin

Projet de thèse en Lasers, Matière et Nanosciences

Sous la direction de Stéphane Petit.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de Sciences Physiques et de l'Ingénieur , en partenariat avec Centre Lasers Intenses et Applications (laboratoire) depuis le 10-09-2019 .


  • Résumé

    Le projet LEAP-HORIZON du CELIA vise la production d'impulsions picosecondes de 1 Joule à la cadence de 1kHz (puissance moyenne 1 kW). Un amplificateur régénératif à base de disque mince de 200 mJ à 1 kHz à mode gaussien est en cours de réalisation mais ces pré-amplificateurs souffrent du mauvais recouvrement spatial entre les profils de pompes ‘top hat' et le mode gaussien de cavité. Ceci affecte le rendement optique et nécessite l'utilisation de composants de grandes ouvertures. Une alternative consiste à concevoir des amplificateurs à mode plat adaptés aux disques minces Yb :YAG. Par ailleurs raccourcir temporellement ces impulsions de la picoseconde à quelques dizaines de femtoseconde constitue un challenge technologique. La thèse se focalisera sur la conception et la réalisation d'amplificateurs « Thin disk » à modes plats pour la haute énergie et leur postcompression : -Conception des architectures et de la mise en forme spatiale adaptées aux cavités à disque mince. -Etude d'un amplificateur Yb :YAG à mode plat dans différents régimes (CW, ns, injecté ps) de haute puissance. -Etude de la postcompression par automodulation de phase de faisceaux à mode plats dans des films minces ou cellule d'Herriot. Les aspects de la thèse abordent deux sujets d'actualité avec un fort potentiel de publication et d'intégration professionnelle assurant au doctorant une formation de pointe en physique des lasers, recherchée en R&D académique ou industrielle en lasers.

  • Titre traduit

    High power laser amplifier for high energy postcompression


  • Résumé

    LEAP-HORIZON project aims to produce picosecond pulses of 1 Joule at the rate of 1 kHz (average power 1 kW). A Gaussian-mode 200W 1kHz thin disk-based regenerative amplifier is in development but these pre-amplifiers suffer from a poor spatial overlap between top-hat pump profiles and Gaussian cavity mode affecting the optical performance and requiring the use of large aperture components. An alternative way is the design of flat mode amplifiers) but adapted to the case of Yb: YAG thin discs. This spatial beam shaping will enable a new post-compression scheme based on self-phase modulation of flats beams in thin films [4] or Herriot cells. The PhD work will consist in combining flat-mode thin-disk regenerative amplifier development and the postcompression : -Design and realization of beam shaping adapted to thin-disk amplifiers. -Realization of high-power flat-mode thin-disk Yb :YAG amplifier in different regimes (CW, ns, ps), -Post compression by self-phase modulation in thin films or Herriot cell. This subject has a high potential for publication in high-ranked international journals and international conference meeting insuring a high-level training in laser physics for industrial or academic R&D.