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Femtoseconde

Système stabilisé CEP

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Avec des durées d’impulsions approchant la limite d’un seul cycle, la relation de phase entre l’onde porteuse et son enveloppe devient de plus en plus importante. Le contrôle de la phase de l’enveloppe porteuse (CEP) permet d’explorer tout un nouveau domaine de la physique non-linéaire extrême où la relation entre la phase de l’onde porteuse et son enveloppe devient primordiale pour les phénomènes observés, par exemple en physique attoseconde, et pour lesquels les machines utilisées pour générer les impulsions isolées de lumière attoseconde sont traditionnellement basées sur des oscillateurs stabilisés CEP. Un autre domaine qui s’anime est l’exploration des effets dépendants du CEP dans la spectroscopie d’émission d’électrons, ou plus généralement dans les domaines de nano-optique, plasmonique et sources femtosecondes ponctuelles d’électrons.

Stabiliser la phase de l’enveloppe porteuse d’un laser repose sur l’auto-référencement optique (en utilisant plusieurs méthodes) pour générer un signal sensible au CEP de rétroaction à l’oscillateur pour contrôler les différences de vélocité de groupe et de phase qui provoquent le glissement de phase.

Une application courante de l’auto-référencement est l’utilisation d’un interféromètre f-2f qui repose sur la capacité d’interférer deux parties du spectre du faisceau laser, où une partie est doublée en fréquence par rapport à l’autre.

Grâce au spectre couvrant une octave de l’unique venteon CEP5, la méthode de stabilisation la plus directe et naturelle possible est employée en utilisant la sortie naturelle de bande spectrale comme source d’auto-référencement de l’interféromètre f-2f, éliminant le besoin de techniques d’élargissement de spectre.

Dans le venteon CEP5, seules les ailes spectrales extrêmes sont utilisées pour l’auto-référencement, utilisant moins de 10% de la puissance de sortie originale du laser et par conséquent résultant à un rendement très efficace et des impulsions inférieures à 6fs de puissance maximale disponibles pour l’application. Avec des options facultatives de modifications de l’interféromètre, un décalage de fréquence CEP de zéro est également possible, résultant à un train d’impulsions ayant une phase d’enveloppe porteuse identique (en comparaison d’une impulsion sur quatre en configuration standard) avec un champ électrique maximal.

Pour les applications nécessitant un spectre moins large, l’approche plus classique utilisant une fibre PCF pour l’élargissement additionnel de spectre est disponible avec le venteon power et stabilisation CEP.

Ces deux implémentations bénéficient de l’avancement du système de rétroaction qui introduit le signal de l’interféromètre f-2f directement dans le laser de pompe grâce à la technologie CEPLoQTM. Ceci est réalisé par contrôle direct d’une modulation de puissance de ±1% du laser de pompe, couvrant une gamme de courant continu jusqu’à 1MHz, avec un comportement de phase meilleur que 90° jusqu’à 700kHz, menant à une bande de verrouillage plus grande que les méthodes traditionnelles.

Le procédé d’amplification paramétrique utilisé dans le venteon OPCPA préserve la CEP et donc les impulsions amplifiées sont également stabilisées CEP. En utilisant une technique de pointe d’étirement de spectre, le bruit extrêmement faible de la CEP est mieux conservé dans l’amplificateur. Une stabilisation de la dérive de l’amplificateur dans une boucle lente est disponible pour une opération CEP à long terme.

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