Etude des mecanismes d'excitation electronique associes au claquage des dielectriques induit par un champ laser intense

• Auteur / Autrice : FABIEN QUERE
• Direction : Philippe Lavallard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Quels sont les processus d'excitation electronique impliques dans le claquage optique des dielectriques ? cette question relativement ancienne a recemment ete relancee dans le cas ou le claquage est induit par des impulsions laser pico- ou femtosecondes. Dans cette gamme de duree, un modele a recemment ete propose, selon lequel les electrons de conduction seraient essentiellement injectes par une tres forte avalanche electronique, initiee par une faible densite de porteurs libres excites par absorption multiphotonique. Jusqu'a present, les seules observations experimentales en faveur de ce modele sont des mesures de seuils de claquage en fonction de la duree de l'impulsion laser. Nous avons adopte une approche experimentale plus directe de ce probleme, fondee sur deux experiences pompe-sonde. Grace a la technique d'interferometrie frequentielle, nous avons mesure la densite totale d'electrons de conduction excites par une impulsion laser, en fonction de la duree et de l'intensite de cette derniere, aussi bien en-dessous qu'au-dessus du seuil de claquage. Ces mesures demontrent de facon tres directe que l'absorption multiphotonique par les electrons de valence est le seul processus d'injection de porteurs : aucune avalanche electronique ne se produit avec des impulsions lasers de moins de quelques picosecondes. L'ionisation par impact des electrons de valence par les electrons de conduction est une etape cruciale dans les modeles d'avalanche. Nous avons donc realise une experience de photoemission resolue en temps, afin d'evaluer l'efficacite de ce processus dans les dielectriques. Nous avons ainsi pu montrer qu'il se produit sur une echelle de temps caracteristique de quelques dizaines de picosecondes pour des electrons de conduction de quelques dizaines d'ev dans sio 2 : cette faible efficacite explique pourquoi il ne peut pas se produire d'avalanche electronique avec des impulsions ultra-breves, comme nous l'avons demontre par interferometrie frequentielle.