Harmoniques d'ordre élevé portant des moments angulaires entiers ou fractionnaires

High-order harmonics carrying integer or fractional angular momenta

• Auteur / Autrice : Martin Luttmann
• Direction : Thierry Ruchon, Pascal Salières
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 30/06/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• 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-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Anne L'Huillier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yann Mairesse, Edouard Hertz, Sophie Kazamias, Etienne Brasselet, Fabien Quéré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yann Mairesse, Edouard Hertz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génération d'harmoniques d'ordre élevé

Moment angulaire

Lasers attoseconde

Optique non linéaire

Mots clés libres

Optique non-linéaire

Impulsions attoseconde

Moment angulaire de la lumière

Génération d’harmoniques d’ordre élevé

Nonlinear optics

Attosecond pulses

Angular momentum of light

High harmonic generation

Résumé

Dans ce travail, on s'attache à décrire comment le moment angulaire porté par un faisceau laser peut être transféré à un rayonnement dans l'ultraviolet extrême (XUV), par génération d'harmoniques d'ordre élevé (GHOE). La GHOE est un processus de champ fort non perturbatif permettant l'obtention d'impulsions lumineuses de durée attoseconde (1 as = 10⁻¹⁸ s). On montre en particulier qu'en prenant pour point de départ les symétries du champ de génération, il est possible de simplifier les lois de conservation en définissant de nouveaux moments angulaires pouvant prendre des valeurs fractionnaires. On propose également une interprétation de la GHOE comme une interférence entre de multiples canaux photoniques, ce qui nous permet de prédire avec précision les intensités et contenus en modes transverses des harmoniques. Dans un second temps, on étudie l'interaction de faisceaux XUV portant du moment angulaire avec des matériaux magnétiques. On propose le concept de dichroïsme de moment angulaire orbital, ou dichroïsme ''hélicoïdal'', et on met en évidence une nouvelle forme de couplage spin-orbiteoptique induit par le magnétisme.

In this work, we study how the angular momentum carried by a laser beam can be upconverted in the extreme ultraviolet (XUV) range, via high harmonic generation (HHG). HHG is a non-perturbative strong field process, allowing to generate light pulses of attosecond duration (1 as = 10⁻¹⁸ s). In particular, we show that by considering the symmetries of the generating field, it is possible to simplify the conservation laws by defining new kinds of angular momenta that can take fractional values. We also propose an interpretation of HHG as an interference between multiphoton channels, which allows us to accurately predict the intensities and transverse mode content of the harmonics. We observe an orbital angular momentum dichroism, or ''helical'' dichroism, and unveil a new form of optical spin-orbit coupling induced by magnetism.