Manuscrit de la thèse

Résumé :

La génération d'harmoniques d'ordre élevé par focalisation d'un laser intense femtoseconde dans un jet de gaz rare permet d'obtenir des trains d'impulsions attosecondes dans l'extrême ultraviolet. Dans cette thèse, nous présentons une caractérisation temporelle de ce rayonnement sur deux échelles de temps, femtoseconde et attoseconde.
En transposant une technique d'interférométrie spectrale couramment utilisée pour la caractérisation complète d'impulsions infrarouges (SPIDER), nous effectuons une caractérisation complète monocoup du profil temporel d'harmoniques individuelles, à l'échelle femtoseconde.

Ensuite, nous étudions expérimentalement la structure attoseconde du rayonnement harmonique, et mettons en évidence une dérive temporelle dans l'émission : les harmoniques les plus faibles sont émises avant les plus élevées. Cette dérive, qui est directement liée à la dynamique électronique microscopique dans le processus de génération, limite la durée d'impulsion que l'on peut obtenir en augmentant la largeur spectrale. Nous présentons les résultats de l'optimisation des conditions de génération afin d'améliorer la synchronisation dans l'émission. Nous montrons également la possibilité de recomprimer les impulsions attosecondes.

Enfin, nous proposons une nouvelle technique pour la caractérisation complète d'impulsions attosecondes arbitraires : FROGCRAB. Elle permettrait une mesure simultanée des caractéristiques femtoseconde et attoseconde du rayonnement, et ainsi une connaissance complète de la source lumineuse attoseconde en vue de son utilisation dans des expériences d'applications.

Generation and characterization of attosecond pulses

Abstract:

Attosecond pulse trains in the extreme ultraviolet range can be produced by high-order harmonic generation, by focusing an intense femtosecond pulse in a rare gas jet. In this thesis, we present a temporal characterization of this radiation on the femtosecond and attosecond timescales.

By transposing a spectral interferometry technique commonly used in the infrared range (SPIDER), we make a complete single-shot characterization of the temporal profile of individual harmonics, on the femtosecond timescale.
In a second part, we study experimentally the attosecond structure of the harmonic radiation, and demonstrate a temporal drift in the emission: the lowest harmonics are emitted before the highest ones. This chirp, which is directly related to the electron dynamics in the generation process, imposes a lower limit to the duration that can be achieved by increasing the spectral range. We show how generating conditions can be optimized in order to enhance the synchronization in the emission, and how attosecond pulses can be recompressed.

Last, we propose a new technique for the complete characterization of arbitrary attosecond pulses: FROG CRAB. This method would allow simultaneous measurements of the femtosecond and attosecond structures of the radiation, and thus a complete knowledge of the attosecond light source in the perspective of applications.