Amplification par dérive de fréquence
L'amplification à dérive de fréquence (CPA en anglais, pour , chirp désignant le gazouillis d'oiseau, ce terme faisant l'analogie au chant de certains oiseaux qui font varier la fréquence de leur chant) est une technique d'amplification des impulsions laser ultracourtes jusqu'à des niveaux de puissance de l'ordre du pétawatt. Elle consiste à rallonger temporellement l'impulsion laser en étalant ses différentes composantes spectrales avant la phase d'amplification. C'est actuellement la technique qui permet de générer les plus hautes puissances laser, avec certaines chaînes laser qui atteignent des puissances crêtes supérieures au pétawatt. Même si ces lasers sont principalement utilisés dans des laboratoires de recherches, un certain nombre de fabricants proposent déjà des laser femtoseconde basés sur la technologie CPA et les cristaux de Titane:saphir avec des puissances crête allant du mégawatt au pétawatt ().

L'amplification par dérive de fréquence a été initialement présentée comme une technique augmentant la puissance disponible dans le domaine du radar dans les années 1960. Elle a été transposée aux lasers ultracourts par Gérard Mourou et Donna Strickland à l' Université de Rochester, dans le milieu des années 1980 . Les deux chercheurs seront récompensés par le prix Nobel de physique en 2018 pour ces travaux. Auparavant, la puissance crête des lasers impulsionnels était limitée à des intensités de quelques  en raison du seuil d'endommagement des matériaux amplificateurs et du phénomène d'autofocalisation. Par exemple, certains des plus puissants faisceaux laser CPA peuvent dépasser des intensités de  en sortie de compresseur. Si on laisse un tel faisceau se propager dans l'air ou dans un milieu amplificateur, le faisceau s'auto-focalisera pour former un plasma par filamentation laser ce qui endommagerait les optiques et dégraderait la qualité du faisceau. Avant l'apparition de la technique CPA, afin de maintenir l'intensité des impulsions laser en dessous du seuil des effets non linéaires, les systèmes laser devaient être de grande dimension et coûteux, et la puissance crête des impulsions était limitée au gigawatt ou au térawatt pour les très grandes installations multi-faisceaux.

Principe de l'amplification à dérive de fréquence 

Dans l'amplification par dérive de fréquence, l'impulsion laser ultracourte initiale est étirée temporellement dans un système optique constitué d'éléments optiques dispersifs (réseaux de diffraction, prismes, bloc de silice…) disposés de sorte que les composantes à basse fréquence de l'impulsion (le "rouge") parcourent un chemin plus court que les composantes haute fréquence (le "bleu"). En sortie de cet étireur, l'impulsion laser possède une dérive de fréquence positive (ou chirp), et sa durée est rallongée d'un facteur  à . Son intensité est alors suffisamment faible pour être introduite dans les différents milieux à gain où elle est amplifiée d'un facteur  ou plus. L'impulsion amplifiée est finalement recomprimée à sa durée initiale par un procédé inverse à celui de l'étireur. Ainsi, dans le compresseur, qui comporte généralement deux réseaux de diffraction, les différentes composantes spectrales sont remises en phase pour produire l'impulsion laser la plus courte possible.

Applications 

Les applications se trouvent dans différentes branches de la physique notamment la physique nucléaire et la physique des particules. Adapté au domaine médical, elle contribue à de nouvelles avancées dans la chirurgie réfractive de l'œil et le traitement de la cataracte.

Voir aussi

Articles connexes
 Blocage de mode
 Laser Ti:sapphire
 Laser femtoseconde
 Filamentation laser

Références 

Laser
L' amplification à dérive de fréquence ( CPA en anglais , pour , chirp désignant le gazouillis d' oiseau , ce terme faisant l' analogie à le chant de certains oiseaux qui font varier la fréquence de leur chant ) est une technique d' amplification de les impulsions laser ultracourtes jusqu' à de les niveaux de puissance de l' ordre de le pétawatt . Elle consiste à rallonger temporellement l' impulsion laser en étalant ses différentes composantes spectrales avant la phase d' amplification . C' est actuellement la technique qui permet de générer les plus hautes puissances laser , avec certaines chaînes laser qui atteignent de les puissances crêtes supérieures à le pétawatt . Même si ces lasers sont principalement utilisés dans de les laboratoires de recherches , un certain nombre de fabricants proposent déjà de les laser femtoseconde basés sur la technologie CPA et les cristaux de Titane:saphir avec de les puissances crête allant de le mégawatt à le pétawatt ( ) . L' amplification par dérive de fréquence a été initialement présentée comme une technique augmentant la puissance disponible dans le domaine de le radar dans les années Elle a été transposée à les lasers ultracourts par Gérard Mourou et Donna Strickland à l' Université de Rochester , dans le milieu de les années . Les deux chercheurs seront récompensés par le prix Nobel de physique enpour ces travaux . Auparavant , la puissance crête de les lasers impulsionnels était limitée à de les intensités de quelques en raison de le seuil d' endommagement de les matériaux amplificateurs et de le phénomène d' autofocalisation . Par exemple , certains de les plus puissants faisceaux laser CPA peuvent dépasser de les intensités de en sortie de compresseur . Si on laisse un tel faisceau se propager dans l' air ou dans un milieu amplificateur , le faisceau s' auto-focalisera pour former un plasma par filamentation laser ce qui endommagerait les optiques et dégraderait la qualité de le faisceau . Avant l' apparition de la technique CPA , afin de maintenir l' intensité de les impulsions laser en dessous de le seuil de les effets non linéaires , les systèmes laser devaient être de grande dimension et coûteux , et la puissance crête de les impulsions était limitée à le gigawatt ou à le térawatt pour les très grandes installations multi-faisceaux . Principe de l' amplification à dérive de fréquence Dans l' amplification par dérive de fréquence , l' impulsion laser ultracourte initiale est étirée temporellement dans un système optique constitué d' éléments optiques dispersifs ( réseaux de diffraction , prismes , bloc de silice … ) disposés de sorte que les composantes à basse fréquence de l' impulsion ( le " rouge " ) parcourent un chemin plus court que les composantes haute fréquence ( le " bleu " ) . En sortie de cet étireur , l' impulsion laser possède une dérive de fréquence positive ( ou chirp ) , et sa durée est rallongée d' un facteur à \ . Son intensité est alors suffisamment faible pour être introduite dans les différents milieux à gain où elle est amplifiée d' un facteur ou plus . L' impulsion amplifiée est finalement recomprimée à sa durée initiale par un procédé inverse à celui de l' étireur . Ainsi , dans le compresseur , qui comporte généralement deux réseaux de diffraction , les différentes composantes spectrales sont remises en phase pour produire l' impulsion laser la plus courte possible . Applications Les applications se trouvent dans différentes branches de la physique notamment la physique nucléaire et la physique de les particules . Adapté à le domaine médical , elle contribue à de nouvelles avancées dans la chirurgie réfractive de l' œil et le traitement de la cataracte . Voir aussi Articles connexes Blocage de mode Laser Ti:sapphire Laser femtoseconde Filamentation laser Références Laser