Laboratoire Francis PERRIN
URA CNRS-CEA 2453
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Génération d’harmoniques d’ordres élevés sur miroir plasma Thèses ou HDR SPAM
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24/09/2008 à 14h00
INSTN, Amphi J. Horowitz CEA-Saclay
Cédric THAURY
Manuscrit de la thèse


Résumé :
Lorsqu’un faisceau laser intense est focalisé sur une cible solide, cette dernière est rapidement ionisée en surface, et forme un plasma dense qui réfléchit le champ incident. Pour des intensités lasers supérieures à quelques 1015Wcm-2, cette réflexion peut s’accompagner de la génération d’harmoniques d’ordres élevés de la fréquence laser, associées dans le domaine temporel à un train d’impulsions attosecondes (1as=10-18s). Un tel miroir plasma pouvant supporter des éclairements arbitrairement élevés, ce processus devrait permettre à terme, de produire des impulsions très intenses dans le domaine des X.
Lorsque l’éclairement laser est de l’ordre de 1019Wcm-2, deux mécanismes peuvent contribuer à la génération d’harmoniques sur miroir plasma : l’émission cohérente de sillage et l’émission relativiste. Après une présentation théorique de ces mécanismes, je discuterai leurs principales propriétés et je montrerai comment les identifier expérimentalement. Enfin, je démontrerai qu’il est possible d’exploiter la cohérence du mécanisme de génération pour obtenir des informations sur la dynamique électronique du plasma.


High order harmonic generation from plasma mirror

Abstract:
When an intense laser beam is focused on a solid target, its surface is rapidly ionized and forms a dense plasma that reflects the incident field. For laser intensities above few 1015Wcm-2, high order harmonics of the laser frequency, associated in the time domain to a train of attosecond pulses (1 as = 10-18 s), can be generated upon this reflection. Because such a plasma mirror can be used with arbitrarily high laser intensities, this process should eventually lead to the production of very intense pulses in the X-ray domain.
In this thesis, we demonstrate that for laser intensities about 1019Wcm-2, two mechanisms can contribute to the generation of high order harmonics: the coherent wake emission and the relativistic emission. These two mechanisms are studied both theoretically and experimentally. In particular, we show that, thanks to very different properties, the harmonics generated by these two processes can be unambiguously distinguished experimentally. We then investigate the phase properties of the harmonic, in the spectral and in the spatial domain. Finally, we illustrate how to exploit the coherence of the generation mechanisms to get information on the dynamics of the plasma electrons.