Publications

2005

• Source à rayons X compacte
  
  • Bonvalet Adeline
  • Martin Jean-Louis
  • Audebert Patrick
  • Sintes Jean-Marc
  • Darmon Adeline
  , 2005.
• Géneration de rayonnement X par interaction laser-écoulement de poudre
  
  • Servol Marina
  , 2005. Le développement rapide des lasers ultrabrefs constitue le moteur des progrès remarquables réalisés dans l'étude de la matière soumise à une irradiation intense. La génération de rayonnement X bref, mis en évidence dans ce type d'interaction, fait l'objet d'une attention particulière en raison de son intérêt pour mener des expériences d'imagerie. La courte longueur d'onde des rayons X (0,1 à 100 Å) permet en effet de sonder par diffraction la matière avec une résolution de l'ordre de la distance interatomique et de fournir ainsi une information directe sur la structure atomique d'un matériau. Délivrés de façon pulsée, ils permettent à la façon d'un stroboscope de sonder la dynamique de phénomènes ultrabrefs. Dans ce cadre, nous avons étudié l'interaction d'un faisceau laser intense et bref avec des grains de poudre en écoulement. Ce système présente un certain nombre d'avantages techniques sur les cibles conventionnelles. D'un point de vue fondamental, cette étude permet d'évaluer l'influence de la structure particulière de ce nouveau type de cible sur l'interaction laser-matière. Une première phase du travail a été consacrée à l'élaboration du système d'écoulement sous vide et à un choix de poudres permettant d'étudier différents régimes d'interaction. Nous avons ensuite étudié les propriétés de cette source, telles que l'extension spatiale et spectrale, l'émissivité ou la cadence de répétition maximale. Les flux de photons X obtenus sont comparables à ceux obtenus sur cible solide massive. Les spectres X mesurés nous permettent également de comprendre les phénomènes se produisant au cours de l'interaction.
• Pump-noise transfer in optical parametric chirped-pulse amplification
  
  • Forget Nicolas
  • Cotel Arnaud
  • Brambrink Erik
  • Audebert Patrick
  • Blanc Catherine Le
  • Jullien Aurélie
  • Albert Olivier
  • Cheriaux Gilles
  Optics Letters, Optical Society of America - OSA Publishing, 2005, 30 (21), pp.2921-2923. We report on direct observation of temporal contrast degradation of short pulses amplified by optical parametric chirped-pulse amplification. We show that, despite injection seeding, quantum-noise-induced fast modulations 50 ps of the temporal profile of the pump pulse are imprinted on the spectrum of the amplified chirped pulse and give rise to a large picosecond pedestal in the time domain. (10.1364/OL.30.002921)
  DOI : 10.1364/OL.30.002921
• Génération et transport des électrons rapides dans l'interaction laser-matière à haut flux.
  
  • Popescu Horia
  , 2005. Le contexte général de cette étude est la fusion thermonucléaire contrôlée par Confinement Inertiel (FCI) et, plus particulièrement, l'Allumeur Rapide (Fast Ignitor). Dans ce schéma la maîtrise de la génération et du transport des électrons sont vitaux. Cette thèse est une étude expérimentale de la génération et du transport des électrons rapides créés lors de l'interaction d'un laser ultra-intense (>= 10 19 W/cm2) avec une cible solide. Le diagnostic principal utilisé au cours de cette thèse est le rayonnement de transition. Ce rayonnement dépend des propriétés des électrons qui le produisent et donne des informations importantes sur ces électrons: leur énergie, température, géométrie de propagation, etc. L'analyse spectrale, spatiale et temporelle de ce rayonnement a permis de mettre en évidence l'accélération de paquets périodiques d'électrons qui dans ce cas émettent un rayonnement de transition cohérent (CTR - Coherent Transition Radiation). Nous avons développé des modèles théoriques au cours de cette thèse pour expliquer les résultats expérimentaux. On trouve ainsi deux types de paquets d'électrons émis périodiquement à la fréquence du laser (w0) et au double de la fréquence laser (2w0), mettant en jeu différents mécanismes d'accélération: vacuum heating/absorption résonnante et vxB respectivement. Ces paquets sont également observés par des simulations PIC. La température de ces électrons est de ~ 2 MeV dans nos conditions expérimentales. Ils sont émis à partir d'un point source qui est la tache focale du laser et se propagent de façon balistique; ils peuvent, dans certains cas, être réinjectés dans la cible par un phénomène de re-circulation. Cependant ce diagnostic n'est sensible qu'aux électrons cohérents et relativistes, ce qui explique la faible partie d'énergie totale qu'ils emportent (~ quelques mJ). Le CTR de ces électrons supra-thermiques domine largement le rayonnement émis par les électrons moins énergétiques qui emportent la majorité de l'énergie.
• Des amplificateurs laser aux amplificateurs paramétriques : études de l'amplification paramétrique optique à dérive de fréquence et du blocage de modes dans les oscillateurs paramétriques optiques
  
  • Forget Nicolas
  , 2005. A l'instar du Ti:saphir, certains amplificateurs paramétriques optiques (OPA) possèdent des bandes de gain suffisamment larges pour générer et amplifier des impulsions optiques parmi les plus courtes (<100fs). A partir de ce constat, une double problématique est développée : dans quelle mesure peut-on utiliser des amplificateurs paramétriques en lieu et place des amplificateurs laser utilisés, que ce soit dans les chaînes d'amplification à dérive de fréquence (CPA) ou dans les oscillateurs à modes bloqués ? La première partie de ce mémoire est consacrée à un rappel de la physique du mélange à trois ondes dans les cristaux massifs, suivi d'une interprétation géométrique des solutions obtenues en ondes planes. La seconde partie est consacrée à l'étude expérimentale des performances de l'amplification paramétrique optique à dérive de fréquence (OPCPA) à 1054 nm.. Deux préamplificateurs OPCPA présentant des gains supérieurs à 106, l'un à base de cristaux massifs de BBO, l'autre à base de PPLN, sont étudiés et comparés expérimentalement. La question du contraste temporel des impulsions amplifiées par OPCPA – question centrale pour les sources ultra-intenses – fait l'objet d'études théoriques et expérimentales spécifiques. Le contraste de plusieurs sources OPCPA sont comparés et ses diverses composantes (fluorescence paramétrique, bruit d'amplitude sur l'impulsion de pompe) sont identifiées et quantifiées. La dernière partie du travail de thèse porte sur la possibilité de réaliser un oscillateur paramétrique optique à modes bloqués (ML-OPO) à partir d'une source de pompe continue. Ce travail comporte également un volet théorique et un volet expérimental : une étude théorique systématique des ML-OPO (simplement et doublement résonnants) et la première démonstration expérimentale d'un ML-OPO quasi-continu et doublement résonnant à 1 micron.
• Optical shadowgraphy and proton imaging as diagnostics tools for fast electron propagation in ultrahigh-intensity laser-matter interaction
  
  • Manclossi M.
  • Batani D.
  • Piazza D.
  • Baton S.
  • Amiranoff François
  • Koenig M.
  • Popescu H.
  • Audebert P.
  • Santos J. J.
  • Martinolli Emanuele
  • Benuzzi-Mounaix A.
  • Rabec Le Gloahec M.
  • Antonicci A.
  • Rousseaux C.
  • Borghesi M.
  • Cecchetti C.
  • Malka Victor
  • Hall T.
  Radiation Effects and Defects in Solids, Taylor & Francis, 2005, 160 (10 - 12), pp.575 - 585. This paper reports the results of some recent experiments performed at the LULI laboratory (Palaiseau, France) concerning the propagation of large relativistic electron currents in a gas jet. We present our experimental results according to the type of diagnostics used in the experiments: (1) time resolved optical shadowgraphy and (2) proton imaging. Proton radiography images did show the presence of very strong fields in the gas probably produced by charge separation. In turn, these imply a slowing down of the fast electron cloud as it penetrates in the gas. Indeed, shadowgraphy images show a strong inhibition of propagation and a strong reduction in time of the velocity of the electron cloud from the initial value, which is of the order of a fraction of c. (10.1080/10420150500492941)
  DOI : 10.1080/10420150500492941
• New target for high-intensity laser-matter interaction: Gravitational flow of micrometer-sized powders
  
  • Servol M.
  • Quéré F.
  • Bougeard M.
  • Monot P.
  • Martin Ph.
  • Faenov A. Ya
  • Pikuz T.
  • Audebert P.
  • Francucci M.
  • Petrocelli G.
  Review of Scientific Instruments, American Institute of Physics, 2005, 76 (8). The design of efficient targets for high-intensity laser-matter interaction is essential to fully exploit the advantages of laser-induced photons or particles sources. We present an advantageous kind of target, consisting in a free gravitational flow of micrometer-sized powder, and describe its main technical characteristics. We demonstrate a laser-induced keV x-ray source using this target, and show that the photon flux obtained for the Kα line of Si by irradiating different silica powders is comparable to the one obtained with a bulk silica target. (10.1063/1.1988288)
  DOI : 10.1063/1.1988288
• Lasers X de deuxième génération
  
  • Zeitoun Philippe
  • Faivre Gabriel
  • Sebban Stéphane
  • Mocek T.
  • Hallou S.
  • Fajardo Marta
  • Aubert D.
  • Balcou Philippe
  • Burgy Frédéric
  • Douillet D.
  • Kazamias Sophie
  • Lachèze-Murel G. De
  • Lefrou Thierry
  • Pape S. Le
  • Mercere P.
  • Morlens Anne-Sophie
  • Rousseau Jean-Philippe
  • Valentin C.
  • Delmotte Franck
  • Ravet Marie-Françoise
  • Arnaud Jérôme
  Journal de Physique IV Proceedings, EDP Sciences, 2005, 127, pp.9 - 13. Au LOA, nous avons réalisé la première chaîne d'amplification laser fonctionnant dans la gamme spectrale XUV. La chaîne est constituée d'une source, d'un relais d'image et d'un amplificateur. La source de génération d'harmoniques d'ordre élevé avait de bonnes qualités optiques, tandis que l'amplificateur produit intrinsèquement des impulsions de forte énergie. Afin de garder les qualités optiques de la source durant l'amplification, le laser X était pompé par ionisation par effet de champs dans un gaz neutre. La métrologie de ce laser X injecté a permis de mesurer une énergie de sortie de 0.7 µJ et un haut degré de cohérence et de polarisation. La durée de l'impulsion a été estimée à 500 fs. On peut espérer atteindre un éclairement de 1.5x10^16 Wcm^-2 en focalisant le faisceau. (10.1051/jp4:2005127002)
  DOI : 10.1051/jp4:2005127002
• Quantitative analysis of proton imaging measurements of laser-induced plasmas
  
  • Repsilber T.
  • Borghesi M.
  • Gauthier J.-C.
  • Löwenbrück K.
  • Mackinnon Alison C.
  • Malka Victor
  • Patel P.
  • Pretzler G.
  • Romagnani L.
  • Toncian T.
  • Willi O.
  Applied Physics B - Laser and Optics, Springer Verlag, 2005, 80 (7), pp.905-913. A method for obtaining quantitative information about electric field and charge distributions from proton imaging measurements of laser-induced plasmas is presented. A parameterised charge distribution is used as target plasma. The deflection of a proton beam by the electric field of such a plasma is simulated numerically as well as the resulting proton density, which will be obtained on a screen behind the plasma according to the proton imaging technique. The parameters of the specific charge distributions are delivered by a combination of linear regression and nonlinear fitting of the calculated proton density distribution to the measured optical density of a radiochromic film screen changed by proton exposure. It is shown that superpositions of spherical Gaussian charge distributions as target plasma are sufficient to simulate various structures in proton imaging measurements, which makes this method very flexible. (10.1007/s00340-005-1800-y)
  DOI : 10.1007/s00340-005-1800-y
• A new reactor design combining enzyme, membrane and SC CO2: application to castor oil modification
  
  • Pomier E.
  • Galy Jean
  • Paolucci-Jeanjean D.
  • Pina M.
  • Sarrade S.
  • Rios G.M.
  Journal of Membrane Science, Elsevier, 2005, 249 (1-2), pp.127 - 132. This study deals with the enzymatic modification of vegetable oils with the help of a newreactor design. Basically, the newreactor is a porous membrane contactor along and through which substrates are flowing. It is constituted from an enzymatic membrane and uses supercritical carbon dioxide (SC CO2) to fluidify the highly viscous substrates. The interesterification between castor oil triglycerides and methyl oleate catalysed by a lipase was chosen as a model reaction. It was preliminary tested and characterized in a batch reactor. Then the feasibility of the new process was demonstrated on a cross-flow filtration unit operating under SC CO2 conditions. The stability of the immobilized enzymes was checked and the influence of the transmembrane pressure on the reaction rate was observed. (10.1016/j.memsci.2004.09.036)
  DOI : 10.1016/j.memsci.2004.09.036
• Ultraintense Laser-Produced Fast-Electron Propagation in Gas Jets
  
  • Batani D.
  • Baton S.
  • Manclossi M.
  • Santos J. J.
  • Amiranoff François
  • Koenig M.
  • Martinolli Emanuele
  • Antonicci A.
  • Rousseaux C.
  • Rabec Le Gloahec M.
  • Hall T.
  • Malka Victor
  • Cowan T.E.
  • King J.
  • Freeman R. R.
  • Key M.
  • Stephens S.
  Physical Review Letters, American Physical Society, 2005, 94 (5), pp.055004. We study the propagation of fast electrons in a gas at different densities. A large relativistic electron current is produced by focusing a short-pulse ultrahigh-intensity laser on a metallic target. It then propagates in a gas jet placed behind the foil. Shadowgraphy in the gas shows an electron cloud moving at sub-relativistic average velocities. The experiment shows (i) the essential role of the density of background material for allowing propagation of fast electrons, (ii) the importance of the ionization phase which produces free electrons available for the return current, and (iii) the effect of electrostatic fields on fast-electron propagation. (10.1103/PhysRevLett.94.055004)
  DOI : 10.1103/PhysRevLett.94.055004
• Enhanced harmonic conversion efficiency in the self-guided propagation of femtosecond ultraviolet laser pulses in argon
  
  • Kortsalioudakis N.
  • Tatarakis M.
  • Vakakis N.
  • Moustaizis S. D.
  • Franco Michel A.
  • Prade Bernard
  • Mysyrowicz André
  • Papadogiannis N.A.
  • Couairon Arnaud
  • Tzortzakis Stellios
  Applied Physics B - Laser and Optics, Springer Verlag, 2005, 80 (2), pp.211-214. Harmonic generation during the self-guided propagation of femtosecond ultraviolet (UV) laser pulses (248-nm, 450-fs) in argon is investigated. The third (82.7-nm) and fifth (49.6-nm) harmonics are generated in the UV filament. The energy-conversion efficiencies for the harmonics are found to be at least two orders of magnitude higher than those reported in the literature for similar gas pressures. The enhancement is attributed to the quasi-phase matching of the harmonics due to the self-guiding of the driving pulse. (10.1007/s00340-004-1683-3)
  DOI : 10.1007/s00340-004-1683-3
• Radiative Shock Experiments At Luli
  
  • Koenig M.
  • Vinci Tommaso
  • Benuzzi-Mounaix Alessandra
  • Lepape S.
  • Ozaki Norimasa
  • Bouquet Serge
  • Boireau Laurent
  • Leygnac Sébastien
  • Michaut Claire
  • Stehle Chantal
  • Chièze Jean-Pierre
  • Batani D.
  • Hall T.
  • Tanaka K.
  • Yoshida Michitoshi
  Astrophysics and Space Science, Springer Verlag, 2005, 298, pp.69-74. We present the set-up and the results of a supercritical radiative shock experiment performed with the LULI nanosecond laser facility. Using specific designed targets filled with xenon gaz at low pressure, the propagation of a strong shock with a radiative precursor is evidenced. The main measured quantities related to the shock (electronic density, propagation velocities, temperature, radial dimension) are presented and compared with various numerical simulations. (10.1007/s10509-005-3913-5)
  DOI : 10.1007/s10509-005-3913-5
• Multiple-wave lateral shearing interferometry for wave-front sensing
  
  • Chanteloup Jean-Christophe
  Applied optics, Optical Society of America, 2005, 44 (9), pp.1559. (10.1364/AO.44.001559)
  DOI : 10.1364/AO.44.001559
• Progress in optical-field-ionization soft X-ray lasers at LOA
  
  • Mocek T.
  • Sebban Stéphane
  • Bettaibi Islam
  • Zeitoun Philippe
  • Faivre Gabriel
  • Cros B.
  • Maynard G.
  • Butler A.
  • Mckenna C.M.
  • Spence D.J.
  • Gonsavles A.J.
  • Hooker S.M.
  • Vorontsov V.
  • Hallou S.
  • Fajardo Marta
  • Kazamias Sophie
  • Le Pape S.
  • Mercere P.
  • Morlens Anne-Sophie
  • Valentin C.
  • Balcou Philippe
  Laser and Particle Beams, Cambridge University Press (CUP), 2005, 23 (03), pp.351-356. We give on overview of recent advances in collisionally pumped optical field-ionization soft X-ray lasers developed at LOA. Saturated amplification has been achieved on the 5d-5p transition in Xe^8+ at 41.8 nm, and on the 4d-4p transition in Kr^8+ at 32.8 nm. We demonstrate a significant increase of the energy output from the Xe^8+ laser driven within two types of wave-guide. Finally, we present results of a pioneering work aimed to set up and characterize the first true soft X-ray laser chain. (10.1017/S0263034605050500)
  DOI : 10.1017/S0263034605050500
• Density and Temperature Measurements on Laser Generated Radiative Shocks
  
  • Vinci Tommaso
  • Koenig M.
  • Benuzzi-Mounaix Alessandra
  • Boireau Laurent
  • Bouquet Serge
  • Leygnac Sébastien
  • Michaut Claire
  • Stehle Chantal
  • Peyrusse Olivier
  • Batani D.
  Astrophysics and Space Science, Springer Verlag, 2005, 298, pp.333-336. This paper presents some recent measurements on radiative shocks generated in a xenon gas cell using high power laser. We show new results on temperature and electronic density, and on radial expansion of the shock at various initial conditions (laser energy and gas pressure). The data obtained are compared with one-dimensional and two-dimensional hydro simulations. (10.1007/s10509-005-3964-7)
  DOI : 10.1007/s10509-005-3964-7