Coherent Secondary Radiation from Femtosecond Laser Filaments

Sergey Mitryukovskiy 1
1 ILM - Interaction Laser-Matière
LOA - Laboratoire d'optique appliquée
Résumé : La filamentation laser est un phénomène optique non-linéaire qui apparaît spontanément au cours de la propagation d’une impulsion laser ultracourte intense dans un milieu transparent, quand sa puissance crête dépasse une valeur critique (quelques Gigawatts dans l’air). A un tel niveau d’intensité le faisceau a tendance à se contracter en raison de l’effet Kerr optique jusqu’à ce que l’intensité devienne suffisamment élevée pour ioniser le milieu, donnant naissance à un plasma de défocalisation. Par la suite, une compétition dynamique entre ces deux effets a lieu, produisant un canal de plasma mince et faiblement ionisé dans le sillage de l’impulsion. Depuis sa découverte en 1995, la filamentation laser femtoseconde dans l’air a suscité un intérêt considérable en raison de la physique riche impliquée dans ce processus et de la large gamme d’applications potentielles (détection à distance, conversion de fréquences optiques, contrôle atmosphérique par laser, génération d’ondes Térahertz, etc.).Cette thèse est consacrée principalement à l’étude des rayonnements secondaires cohérents émis lors de la filamentation femtoseconde dans les gaz. Tout d’abord, je me suis intéressé à la luminescence ultraviolet des filaments de plasma, qui est associée à les transitions de l’azote moléculaire neutre et ionique dans un état excité. J’ai démontré que cette luminescence dépend fortement de l’état de polarisation des impulsions laser incidentes. J’ai ensuite décrit et interprété pour la première fois l’apparition d’un gain optique important observé vers l’arrière de la colonne de plasma dans l’azote. Ce gain apparait lorsque les impulsions laser femtoseconde à 800 nm sont polarisées circulairement et à pression atmosphérique. Cet effet constitue une étape importante vers la réalisation d’un “laser dans le ciel”. La dernière partie de la thèse, porte sur la génération du rayonnement Térahertz par plusieurs filaments laser femtoseconde. Par la synthèse cohérente du rayonnement Térahertz d’un réseau de filaments, j’ai ainsi démontré la possibilité d’accroitre l’intensité Térahertz et de contrôler la directivité de ce rayonnement par l’organisation de filaments multiples.
Type de document :
Thèse
Physics [physics]. École Polytechnique, 2014. English
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Contributeur : Sergey Mitryukovskiy <>
Soumis le : vendredi 5 décembre 2014 - 16:05:14
Dernière modification le : jeudi 10 mai 2018 - 01:58:40
Document(s) archivé(s) le : lundi 9 mars 2015 - 06:04:24

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Sergey Mitryukovskiy. Coherent Secondary Radiation from Femtosecond Laser Filaments. Physics [physics]. École Polytechnique, 2014. English. 〈tel-01091553〉

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