Développement d'une source VUV ultra-rapide pour des applications ARPES résolue en temps
Auteur / Autrice : | Anahita Omoumi |
Direction : | Marino Marsi, Marc Hanna, Yoann alain Zaouter |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 15/12/2023 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de physique des solides (Orsay, Essonne) - Laboratoire Charles Fabry (Palaiseau, Essonne ; 1998-....) |
Référent : Faculté des sciences d'Orsay | |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....) | |
Entreprise : Amplitude Laser Group | |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Luca Poletto, Thibaut Sylvestre, Sophie Kazamias, Adeline Bonvalet |
Rapporteur / Rapporteuse : Luca Poletto, Thibaut Sylvestre |
Mots clés
Résumé
La spectroscopie de photoémission résolue en angle et en temps (TR-ARPES) représente l'une des techniques les plus puissantes en physique de la matière condensée, nous permettant d'obtenir simultanément des informations sur l'énergie et le vecteur d'onde des électrons dans les matériaux. Parmi les sources de lumière adaptées à cette technique, les sources table-tops basées sur laser ont attiré une attention considérable pendant les dernières années. Dans ce contexte, ce manuscrit présente le développement d'une source VUV à haut flux, haute cadence, émettant des impulsions dotées d'une largeur spectrale/temporelle ajustable. Un des éléments clés dans cette catégorie de sources concerne la méthode de conversion de fréquence utilisée pour adapter la longueur d'onde d'émission du laser à la fréquence des photons requise dans la spectroscopie de photoémission. Dans ce travail, nous avons opté pour deux étapes successives de génération de troisième harmonique (THG), d'abord dans des cristaux nonlinéaires, puis dans le gaz de xénon. À partir d'un laser industriel dopé Ytterbium délivrant des impulsions de 500 fs à 1030 nm à une cadence de 100 kHz, nous avons effectué la compression et l'élargissement non linéaires du spectre des impulsions laser avec une seule géométrie de cellule multipassage (MPC). Ce dispositif a permis d'obtenirdeux lignes F) avec deux différentes durées d'impulsion comprimées limitées par transformé de Fourier (TF), élargies spectralement/temporellement à 1030 nm. Ces deux lignes en plus des impulsions sortant du laser avec une durée de 500 fs, ont permis d'obtenir trois lignes avec des durées d'impulsion respectivement de 100 fs, 500 fs et 3 ps, chacune d'entre elles pouvant servir d'impulsion fondamentale pour les étapes de THG. La première étape de THG génère des impulsions à 343 nm, utilisées ensuite comme impulsion pompe pour le THG dans le xénon, donnant origine à des impulsions à114 nm (10.8 eV). Cette sélectivité de la durée d'impulsion au sein de notre dispositif est intéressante pour les application TR-ARPES et nous a permis d'explorer le THG perturbatif, mettant en évidence le rôle essentiel de l'ionisation dans les conditions d'accord de phase et l'efficacité de la génération.