Caractérisation complète des impulsions NIR 10 fs par une mesure de balayage de dispersion. Par la présente, la phase spectrale des impulsions est d'abord modifiée (chirp) en insérant du verre avec une épaisseur progressivement croissante dans le faisceau. Ensuite, dans un cristal non linéaire mince, la deuxième harmonique des impulsions modulées est générée et son spectre est enregistré au niveau de la série d'insertions de verre différentes. De cette manière, une trace bidimensionnelle est enregistrée (affichée sur le panneau supérieur gauche) à partir de laquelle les informations de phase manquantes peuvent être extraites en utilisant un algorithme numérique itératif. La trace simulée donnée par l'algorithme de récupération de phase est montrée dans le panneau supérieur droit présentant une similitude frappante avec la trace mesurée. Le spectre mesuré de l'impulsion ainsi que la phase récupérée sont affichés dans le panneau inférieur gauche, tandis que leur transformée de Fourier donnant la forme de l'impulsion (courbe rouge) est affichée en bas à droite. La courbe noire dans ce panneau correspond à l'impulsion la plus courte possible pour le spectre mesuré. Crédit :MBI
Une équipe dirigée par des chercheurs du Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI), Laser-Laboratorium Göttingen (LLG) et Active Fiber Systems (AFS) ont généré des impulsions à 3 cycles de plusieurs millijoules à un niveau de puissance moyen de 318 W. Ces résultats marquent une étape importante dans la technologie laser à quelques cycles ouvrant la voie aux applications industrielles. Le rapport est paru dans Optique comme Mémorandum.
Les impulsions lumineuses extrêmement courtes ne contenant que quelques oscillations du champ électromagnétique sont parmi les événements les plus rapides jamais réalisés par l'humanité. Bien que les premières impulsions à quelques cycles aient été produites il y a environ 30 ans, ils ne pouvaient être utilisés que dans la science de pointe, par ex. pour les études résolues en temps ou la génération d'impulsions attosecondes. Afin de trouver leur chemin dans les applications industrielles, un certain nombre de défis majeurs doivent être relevés, telles que l'exploitation clé en main, et l'augmentation de l'énergie et de la puissance des sources à quelques cycles.
Le MBI, Les scientifiques du LLG et de l'AFS ont suivi une nouvelle approche en compressant directement des impulsions longues de 300 fs à partir d'un système laser haute puissance à la durée de quelques cycles. Cela nécessite une compression de 30 fois, qui n'est devenu réalisable que récemment grâce à l'introduction de la technologie des fibres creuses flexibles étirées, qui offre une évolutivité de longueur illimitée. Dans l'étude, un laser à fibre multicanaux combiné de manière cohérente délivrant jusqu'à 10 mJ d'impulsions à une puissance moyenne pouvant atteindre 1 kilowatt a été utilisé comme source lumineuse. Ce système est actuellement en cours de développement chez AFS pour la grande installation laser européenne ELI ALPS à Szeged, Hongrie. Dans la compression d'impulsion, une fibre creuse flexible étirée de 6 mètres de long a été utilisée, développée conjointement par MBI et LLG. Au fur et à mesure que les impulsions se propagent à travers le gaz argon rempli dans le guide d'ondes creux, une interaction non linéaire appelée automodulation de phase a lieu entre la lumière intense et les atomes de gaz qui élargit le spectre. Les impulsions à spectre sensiblement élargi peuvent alors être compressées à une durée plus courte en compensant leur phase spectrale par un ensemble de miroirs chirpés. De cette façon, l'équipe a réussi à générer des multi-mJ, 10 impulsions fs à une fréquence de répétition de 100 kHz à une puissance moyenne de 318 W, qui est la puissance moyenne la plus élevée jamais atteinte pour un laser à quelques cycles.
Cette réalisation montre que l'utilisation de lasers de haute puissance de qualité industrielle à fibre creuse flexible étirée peut être amenée dans le régime de quelques cycles. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les applications industrielles, tels que le traitement de matériaux hautement parallélisé.
