Impulsions laser à fort contraste temporel
Les oscillateurs générant des impulsions lumineuses d'une durée inférieure au billiardième de seconde (une femtoseconde) et dont l'énergie dépasse les 100 nanojoules présentent un intérêt pour de nombreuses applications. En plus des opérations courantes de micro-usinage de matériaux, cela a créé des opportunités intéressantes en matière d'expériences physiques permettant de sonder des domaines inexplorés, par exemple l'accélération de faisceaux d'ions par laser. Néanmoins, les impulsions lumineuses d'oscillateurs à solide conventionnels basés sur le verrouillage de mode par lentille de Kerr doivent être combinées à un système d'amplificateur pour atteindre l'énergie d'impulsion souhaitée de quelques microjoules. La lumière de fond générée a été traitée pendant le projet SHARP en adoptant une approche alternative au déclenchement par Q-switch. Cette lumière, appelée émission spontanée amplifiée (ESA), doit être maintenue aussi faible que possible, car elle est la source principale de modifications des propriétés cibles avant l'arrivée de l'impulsion principale. Par le passé, des modulateurs acousto-optiques étaient utilisés pour augmenter l'énergie de l'impulsion laser par quelques ordres de grandeur, au détriment toutefois du taux de répétition de l'oscillateur. Les chercheurs du Laboratoire d'optique appliquée en France ont montré qu'il était possible d'augmenter l'efficacité du déclenchement par Q-switch en utilisant des cellules de Pockels. Lorsque la cavité du laser devient saturée en énergie, les cellules de Pockels sont activées et la lumière intracavité peut sortir, générant une impulsion ultra-intense. De manière intéressante, avec ce système de déclenchement électro-optique de cavité, l'énergie d'impulsion intracavité a pu dépasser la limite existante de 30 nanojoules, qui est l'énergie critique pour les dispositifs à déclenchement acousto-optique. De telles impulsions déclenchées par Q-switch avec 10 ou 100 fois plus d'énergie et, plus important encore, sans dégradation significative de la durée d'impulsion, conviendraient bien comme impulsion source pour l'amplificateur de systèmes laser à haute énergie. Un gain plus faible serait ainsi nécessaire pour atteindre le même niveau d'énergie et l'ESA serait réduite. Les partenaires du projet SHARP préconisent la poursuite des recherches pour résoudre la question des instabilités dues à la présence de non-linéarités de Kerr excessives.
