Nonlinear optics at high intensity: Laser pulse compression Laser-plasma interaction

Optique non-linéaire à haute intensité : Compression d'impulsions laser Interaction laser-plasma

Arnaud Malvache (1)

1 LOA - Laboratoire d'optique appliquée

This mainly theoretical PhD thesis has been done in the framework of high-order harmonics generation on solid targets using 1mJ ultrashort laser pulses (2 optical cycles) at high repetition rate (1kHz), CEP-stabilized. On the one hand, in order to fully use the laser source, I developed a simulation code of hollow-core fiber propagation. The results of this code, associated with an experimental study, allowed to push the energy limitation of this compression technique. On the other hand, I used PIC simulation and I developed a simulation model of CWE in order to quantify its dependence to the laser and plasma parameters. This work first helped to explain the CWE spectrum changes with pulse CEP. Second, by comparing theoretical results with an experimental parametric study, it provided information about the plasma conditions such as density gradient and electronic temperature.

Cette thèse principalement théorique se situe dans le cadre de l'utilisation du laser de la Salle Noire du LOA, qui fournit des impulsions ultracourtes (2 cycles optiques) et énergétiques (1mJ) à 1kHz, stabilisées en CEP, pour générer des harmoniques sur cible solide. D'une part, pour profiter pleinement des ressources du laser, j'ai développé un code de simulation de propagation dans une fibre creuse qui, associé à une analyse expérimentale, a permis de repousser la limite en énergie de cette technique de compression. J'ai d'autre part utilisé des simulations PIC et j'ai développé un modèle de simulation de l'émission CWE pour quantifier sa dépendance aux conditions laser et plasma. Ce travail a servi premièrement à expliquer la variation expérimentale du spectre CWE à la CEP de l'impulsion laser. Deuxièmement, à partir d'une étude paramétrique expérimentale des spectres CWE, de remonter à des informations sur le plasma tels que le gradient de densité et la température électronique.

Mots clés: hollow-core fiber; non-linear propagation; Kerr effect; Ionization; Harmonic on solid target; attosecond

Mots clés: Fibre creuse; Propagation non-linéiare; Effet Kerr; Ionisation; Harmoniques sur cible solide; CWE; ROM; attoseconde

Domaines: Physique des Hautes Energies - Théorie [hep-th]; Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]; Optique [physics.optics]

Arnaud Malvache. Optique non-linéaire à haute intensité : Compression d'impulsions laser Interaction laser-plasma. Physique des Hautes Energies - Théorie [hep-th]. Ecole Polytechnique X, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00677295⟩