Génération d'harmoniques d'ordre élevé à deux faisceaux portant du moment angulaire

Generation of high-order harmonics from two beams carrying angular momentum

• Auteur / Autrice : Céline Chappuis
• Direction : Thierry Ruchon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Lasers, molécules, rayonnement atmosphérique
• Date : Soutenance le 25/01/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et matière (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interactions, dynamiques et lasers (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - Institut Rayonnement Matière de Saclay (Saclay)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Sebban
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Ruchon, Stéphane Sebban, Jérémie Caillat, Denis Penninckx, Laurence Pruvost, Franck Lépine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérémie Caillat, Denis Penninckx

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement ultraviolet

Interactions laser-matière

Lasers femtoseconde

Mots clés libres

Génération d'harmoniques d'ordre élevé

Moment angulaire de spin

Polarisation

Moment angulaire orbital

Front d'onde

Modes de Laguerre-Gauss

Réseau de diffraction

High harmonic generation

Spin angular momentum

Polarization

Orbital angular momentum

Wavefront

Laguerre-Gaussian modes

Diffraction grating

Résumé

La génération d’harmoniques d’ordre élevé est un processus d’interaction lumière-matière hautement non-linéaire permettant la synthèse d’impulsions sub-femtosecondes, dites attosecondes (1 as = 10⁻¹⁸ s). Mes travaux de thèse portent sur l’étude du transfert de moment angulaire lors de ce processus, afin de contrôler les caractéristiques spatiales et de polarisation du rayonnement émis dans l’extrême ultraviolet. Comme pour la matière, le moment angulaire de la lumière peut être séparé en une composante de spin, associée à l’état de polarisation du faisceau, et une composante orbitale, reliée à la forme du front d’onde. La maitrise complète du moment angulaire des harmoniques nécessite de recourir à des schémas de génération à deux faisceaux non-colinéaires, créant un réseau de diffraction dans le milieu générateur. Nous avons montré que, bien que les règles de transfert obéissent à des lois de conservation du moment angulaire, la description fine du phénomène requiert une analyse précise du champ laser dans le milieu de génération. Ces travaux ouvrent des perspectives de mise en forme avancée des impulsions attosecondes.

High-order harmonic generation is a highly nonlinear laser-matter interaction process which allows the synthesis of sub-femtosecond pulses, also called attosecond (1 as = 10⁻¹⁸ s) pulses. My PhD is centered around the study of angular momentum transfer during this process, in order to control spatial and polarization features of the radiation which is emitted in the extreme ultraviolet. As for matter, the angular momentum of light can be divided into a spin component, associated with the beam’s polarization, and an orbital component, related to the shape of the wavefront. The control of high harmonics’ angular momentum requires generating schemes involving two crossing beams, thus creating a diffraction grating in the generating medium.We have shown that, although the transfer rules obey conservation laws of the angular momentum, the fine description of the phenomenon requires an accurate analysis of the laser field in the generation medium. This work opens the road for advanced shaping of attosecond pulses.