Highly multimodal structure of high topological charge extreme ultraviolet vortex beams

Structure hautement multimodale de faisceaux vortex extrême ultraviolet à haute charge topologique

F. Sanson , A. Pandey (1) , I. Papagiannouli , F. Harms , G. Dovillaire (2) , E. Baynard (3) , J. Demailly (4) , O. Guilbaud (5) , B. Lucas (6) , O. Neveu (4) , M. Pittman (7) , D. Ros (4) , M. Richardson (8) , E. Johnson , W. Li (9) , P. Balcou (10) , S. Kazamias (4)

1 PRL - Physical Research Laboratory [Ahmedabad]
2 Imagine Optic
3 CLUPS - Centre Laser de l'Université Paris Sud
4 LPGP - Laboratoire de physique des gaz et des plasmas
5 LIXAM - Laboratoire d'interaction du rayonnement X avec la matière
6 LCAM - Laboratoire des collisions atomiques et moléculaires
7 LASERIX
8 CREOL - Center for Research and Education in Optics and Lasers
9 CFD Lab [Montréal]
10 CELIA - Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications

Optische Strahlen mit Orbital Angular Momentum (OAM) sind ein sehr aktives Forschungsfeld für ihre prospektiven Anwendungen, insbesondere bei kurzen Wellenlängen. Wir betrachten hier solche Strahlen, die durch hochharmonische Erzeugung (HHG) in einem seltenen Gas erzeugt werden, und analysieren die Charakterisierung ihrer Hochladungs-Wirbelstruktur durch einen EUV (Extreme UltraViolet) Hartmann-Wellenfrontsensor. Wir zeigen, dass solche HHG-Strahlen in der Regel aus einer Reihe von zahlreichen Vortex-Modi bestehen. Die Empfindlichkeit der Intensität und Phase des HHG-Strahls auf die infraroten (IR) Laseraberrationen wird mit einem deformierbaren Spiegel untersucht.

Optical beams carrying Orbital Angular Momentum (OAM) are a very active field of research for their prospective applications, especially at short wavelengths. We consider here such beams produced through high-harmonic generation (HHG) in a rare gas and analyze the characterization of their high charge vortex structure by an EUV (Extreme UltraViolet) Hartmann wavefront sensor. We show that such HHG beams are generally composed of a set of numerous vortex modes. The sensitivity of the intensity and phase of the HHG beam to the infrared (IR) laser aberrations is investigated using a deformable mirror.

Les faisceaux optiques portant un Moment Angulaire Orbital (OAM) font l'objet de recherches très actives,en raison de l'intérêt de leurs applications potentielles, particulièrement à courtes longueurs d'onde. Nous nous intéressons ici à des faisceaux produits par Génération d'Harmoniques d'Ordre Elevé (HOE) dans un gaz rare, et analysons la structure du vortex de haute charge grâce à la caractérisation complète obtenue par un capteur de front d'onde de type Hartmann dans l'Extrême UltraViolet (EUV). Nous montrons que ces faisceaux HOE sont généralement constitués d'un ensemble de nombreux modes de vortex. Un miroir déformable nous permet d'étudier la sensibilité de l'éclairement et de la phase du faisceau HOE vis à vis des aberrations du laser infrarouge (IR).

Domaines: Physique [physics]; Optique [physics.optics]

F. Sanson, A. Pandey, I. Papagiannouli, F. Harms, G. Dovillaire, et al.. Highly multimodal structure of high topological charge extreme ultraviolet vortex beams. Optics Letters, 2020, 45 (17), pp.4790. ⟨10.1364/OL.397206⟩. ⟨hal-02926826⟩