Les sources laser ultrarapides à puissance évolutive dans l'infrarouge moyen (MWIR) sont un élément clé pour la recherche fondamentale et les applications dans le traitement des matériaux et la médecine. Des amplificateurs optiques basés sur l'amplification d'impulsions chirpées (CPA) sont utilisés pour générer des impulsions de haute intensité, une technique récompensée par le prix Nobel de physique en 2018. Dans le schéma CPA, une faible impulsion de germe étirée temporellement est amplifiée à haute énergie dans un amplificateur laser et finalement re-comprimée, ce qui donne une impulsion ultracourte de très haute intensité. En appliquant ce concept, un nouveau système a été développé au MBI délivrant des impulsions de quelques ps à une longueur d'onde de 2 m avec une puissance de crête au-delà de 10 GW (10 milliards de watts) à un taux de répétition de 1 kHz. Les impulsions émises se caractérisent par une excellente stabilité et une excellente qualité de faisceau. Les résultats sont publiés dans le dernier numéro de Lettres d'optique .

Les principaux amplificateurs du système CPA 2-μm sont basés sur des cristaux Ho:YLF et se composent d'un amplificateur régénératif très stable et de deux amplificateurs survolteurs. Tous fonctionnent à température ambiante et sont pompés par des lasers à onde continue Tm:fibre d'une puissance totale de 270 W. À partir d'une source de supercontinuum de 2 m, les impulsions d'amorçage sont étirées et préamplifiées, puis introduites dans le Ho :Chaîne d'amplification YLF. L'énergie d'impulsion re-comprimée du Ho:YLF CPA s'élève à 52,5 mJ et révèle une excellente stabilité d'impulsion à impulsion de <0,23 % efficace. La stabilité à long terme des impulsions ainsi que la qualité du faisceau, mesuré pour être meilleur qu'un M2 de 1,2, est présenté sur la figure 1. Le spectre émis centré à 2050 nm avec une bande passante de 3,5 nm (FWHM) prend en charge une durée d'impulsion limitée à ~1,7 ps par transformée de Fourier. Après amplification les impulsions sont re-comprimées dans un réseau de type Treacy avec une efficacité> 93%. La trace d'autocorrélation enregistrée présente une FWHM de 4,1 ps. Cela correspond à une durée de l'impulsion principale de 2,4 ps (FWHM) avec un contenu énergétique estimé à 85%, se traduisant par une puissance de crête de 17 GW. Ce dernier et l'énergie d'impulsion de> 50 mJ représentent les valeurs les plus élevées jamais atteintes pour des impulsions de quelques ps à une longueur d'onde de 2 m à ce jour.

Cette source est actuellement appliquée comme pompe dans un système de génération d'impulsions à quelques cycles autour de 5 µm avec des énergies de plusieurs millijoules. Applications en optique non linéaire, la spectroscopie et le traitement des matériaux sont en cours.