Time Gated High Order Harmonic Generation
Confinement Temporel de la Génération d'Harmoniques d'Ordres Élevés
Résumé
High Order Harmonic Generation (HHG) is a coherent XUV source obtained by focusing an intense laser pulse into a gas medium. After spectral filtering, HHG can be considered in the time domain as a source of a train of attosecond pulses which are spaced by half an optical period of the laser field. This characteristic has attracted a lots of interest since it opens the way to attosecond physics. Generating a single attosecond pulse is one of the main challenge. According to simulations, one of the solutions to achieve this goal is to confine the harmonic generation inside a temporal window smaller than one optical cycle of the fundamental laser. In this manuscript, we present a method which allows us to confine the harmonic emission inside a given temporal window and can allow to generate isolated attosecond pulses. This approach relies on the extreme sensitivity of high order harmonic generation on the ellipticity of the fundamental laser field. We developed and analysed a method to modulate temporally the ellipticity of the laser field. To observe the confinement on HHG, we studied, in the first step, the spectral modifications induced by the polarization modulation. In a second step, we performed direct temporal measurements of high order harmonics pulses generated by laser pulses with a time varying polarization. A clear confinement of high harmonic emission is observed. This work also shows that using polarization modulated 10 fs pulses results in the production of an isolated attosecond pulse. To approach this goal, we also developed a new extracavity pulse-compression technique suitable for generating high-energy sub-10 femtosecond pulses.
Les harmoniques d'ordres élevés, produites lors de l'interaction entre un laser impulsionnel intense et un milieu gazeux, sont émises dans le domaine temporel sous forme d'un train d'impulsions attosecondes espacées d'une demi période optique du champ laser. La production d'une seule impulsion attoseconde permettrait d'accéder à des résolutions temporelles jusqu'ici inaccessibles pour des études résolues en temps. D'après les simulations, une des solutions pour atteindre cet objectif est de confiner la génération d'harmoniques sur moins d'un cycle optique du laser fondamental. Dans ce manuscrit, nous présentons une méthode qui permettrait de restreindre l'émission harmonique à une seule impulsion. Elle repose sur l'extrême sensibilité de la génération d'harmoniques à la polarisation. Nous avons développé une technique originale permettant de moduler temporellement la polarisation d'une impulsion laser infra-rouge. Dans un premier temps, nous avons étudié les modifications spectrales des harmoniques générées par cette impulsion modulée en polarisation. Dans un second temps, nous avons réalisé une mesure directe des impulsions harmoniques obtenues en modulant temporellement l'état de polarisation de l'impulsion laser. Nous avons observé clairement un confinement de la génération d'harmoniques. Ce travail a permis de fixer à environ 10 fs la durée maximale que l'impulsion infrarouge doit avoir pour obtenir une seule impulsion attoseconde. Dans ce cadre, nous avons développé au laboratoire une technique originale de post-compression d'impulsion laser pour obtenir des impulsions haute énergie sub-10 fs.
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