Génération et amplification d'impulsions laser à cycle unique dans l'infrarouge pour la production de rayons X cohérents

 

Bernd Witzel

Université Laval

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2011-2012

Les lasers ont mené à des percées intéressantes dans plusieurs secteurs d'applications suite à des performances exceptionnelles au niveau de la puissance et de la qualité de faisceau. Les lasers à impulsions ultra-brèves permettent d'atteindre des puissances crêtes très élevées qui transforment les états de la matière et permettent de sonder celle-ci sur des échelles de temps exceptionnellement courtes et autrement inaccessibles. Il est possible de générer des rayons X cohérents par laser; cependant, les méthodes basées sur les systèmes laser à impulsions ultra-brèves actuellement en opération ne permettent pas de produire des rayons X durs de 10 keV. De tels rayons X seraient un atout pour l'imagerie médicale. Dans ce projet, on vise à développer une source de rayons X cohérents basés sur des impulsions ultra-brèves à 10 microns au lieu des systèmes laser actuels basés sur le Ti: saphir, lesquels sont opérés à 0.8 micron. Pour ce faire, on utilisera le CO2 comme milieu laser. On mettra au point un nouveau type d'amplificateur à CO2 pompé par une source paramétrique émettant à 2 microns. En l'opérant à très haute pression, cet amplificateur aura une bande de gain compatible avec des impulsions de durée minimum qui contiendraient un seul cycle optique. Les rayons X seront produits par la génération d'harmoniques élevées lors de l'interaction des impulsions amplifiées avec des atomes ou des molécules. On examinera diverses stratégies pour augmenter l'énergie des impulsions laser à 10 microns et celle des impulsions de rayons X.