FR2841649A1

FR2841649A1 - Electromagnetic pulse analyzer for ultra short laser pulses analyses interference pattern between spatially separated pulse copies.

Info

Publication number: FR2841649A1
Application number: FR0208152A
Authority: FR
Inventors: Alain Barthelemy; Claude Froehly; Frederic Louradour; Valerie Karine Marie Messager; Marc Haelterman
Original assignee: Universite Libre de Bruxelles ULB; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Limoges
Current assignee: Universite Libre de Bruxelles ULB; Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Limoges
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-02

Abstract

An electromagnetic pulse analyzer creates interference patterns (92) between spatially separated (100) copies (94) of a pulse with the same amplitude and phase profile after differential delay (96) and then spatial dispersion (102) as a function of frequency by an interferometer grating and extraction of time (110) and space (112) limited samples. Includes Independent claims for apparatus using the system comprising an interferometer assembly and a birefringent crystal splitter.

Description

L'invention concerne un procédé de détermination du profil de la phaseThe invention relates to a method for determining the phase profile.

spectrale ou temporelle d'une impulsion d'énergie électromagnétique à spectral or temporal of an electromagnetic energy pulse at

analyser et un système pour mettre en oeuvre un tel procédé. analyze and a system for implementing such a method.

Plus précisément, l'invention concerne un procédé de détermination du profil de la phase spectrale ou temporelle, comportant une étape d'établissement du profil de la phase spectrale ou temporelle de l'impulsion d'énergie électromagnétique à analyser à partir de motifs d'interférence spécifiques fonction des variations de phase vis-à-vis de la longueur d'onde des More specifically, the invention relates to a method for determining the profile of the spectral or temporal phase, comprising a step of establishing the profile of the spectral or temporal phase of the electromagnetic energy pulse to be analyzed from patterns of specific interference as a function of phase variations with respect to the wavelength of

composantes de fréquence de l'impulsion à analyser. frequency components of the pulse to be analyzed.

Par profil d'une caractéristique temporelle de l'impulsion, il est désigné ici l'évolution, en fonction du temps, de cette caractéristique pour chacune des composantes de fréquence de l'impulsion à analyser. Cette By profile of a temporal characteristic of the pulse, it is here designated the evolution, as a function of time, of this characteristic for each of the frequency components of the pulse to be analyzed. This

caractéristique est une phase temporelle et/ou une amplitude temporelle. characteristic is a time phase and / or a time amplitude.

Par profil d'une caractéristique spectrale de l'impulsion, il est désigné ici l'évolution, en fonction de la longueur d'onde ou de la fréquence, de cette caractéristique pour chacune des composantes de fréquence de l'impulsion à analyser. Cette caractéristique est une phase spectrale et/ou une amplitude spectrale. By profile of a spectral characteristic of the pulse, it is here designated the evolution, as a function of the wavelength or of the frequency, of this characteristic for each of the frequency components of the pulse to be analyzed. This characteristic is a spectral phase and / or a spectral amplitude.

Dans la suite de cette description le terme profil de la phase et/ou de In the remainder of this description the term profile of the phase and / or

l'amplitude désigne aussi bien l'évolution en fonction du temps de ces caractéristiques que l'évolution en fonction de la longueur d'onde ou de la fréquence. En effet, une représentation spectrale et une représentation temporelle sont liées l'une à l'autre comme les deux faces d'une même pièce puisqu'il est connu de passer de l'une à l'autre par de simples transformés de Fourier. La détermination de tels profils de l'amplitude et de la phase d'une impulsion d'énergie électromagnétique est particulièrement utile pour l'étude d'impulsions laser ultra-brèves. En effet, le profil de l'amplitude et de la phase de ces impulsions laser ultra-brèves n'est actuellement pas mesurable directement à l'aide d'appareils de mesure connus. Par impulsions ultra-brèves, il est ici désigné des impulsions dont la durée est inférieure ou égale à quelques nanosecondes et, de préférence, inférieure à 10-12 s, voire même inférieure à the amplitude designates both the evolution as a function of time of these characteristics and the evolution as a function of the wavelength or the frequency. Indeed, a spectral representation and a temporal representation are linked to each other like the two faces of the same part since it is known to pass from one to the other by simple Fourier transforms. Determining such profiles of the amplitude and phase of an electromagnetic energy pulse is particularly useful for the study of ultra-short laser pulses. Indeed, the profile of the amplitude and phase of these ultra-short laser pulses is currently not measurable directly using known measuring devices. By ultra-short pulses, here is meant pulses whose duration is less than or equal to a few nanoseconds and, preferably, less than 10-12 s, or even less than

-15 s.-15s.

Un tel procédé et un système apte à mettre en oeuvre le procédé sont connus sous l'acronyme SPIDER (Spectral Interferometry for Direct Electric Field Reconstruction), et sont divulgués dans la demande de brevet Such a method and a system capable of implementing the method are known by the acronym SPIDER (Spectral Interferometry for Direct Electric Field Reconstruction), and are disclosed in the patent application.

internationale n0 PCT/US98/15355, publiée sous le n0 WO 99/06794. International No. PCT / US98 / 15355, published under No. WO 99/06794.

Le système SPIDER consiste à créer, à l'aide d'un interféromètre, une première et une seconde répliques identiques à l'impulsion électromagnétique à analyser, mais retardées l'une par rapport à l'autre d'un décalage temporel de durée T. Ensuite, ces deux répliques décalées dans le temps sont introduites dans un dispositif apte à créer un décalage de fréquence Q entre le spectre de fréquence de la première réplique et celui de la seconde réplique. La première et la seconde répliques décalées en fréquence et en temps l'une par rapport à l'autre se propagent en sortie de ce dispositif sur la même ligne de propagation et interfèrent l'une avec l'autre au sein d'un spectromètre ou analyseur de spectre optique. La répartition spatio-temporelle des motifs d'interférence en sortie de ce dispositif est donnée par la relation: S(Wc) = I ((Oc)12 + I (oc + Q)12 + 21 (ỏc) (oe0 + Q)1 x cos[o (WC + Q) - cD' (or) + coet], (1) o: - S(wc) est le signal d'interférence, - (w) est la représentation en fréquence du champ électromagnétique de l'impulsion, - wc est le centre de la bande passante du spectromètre utilisé pour mesurer ces motifs d'interférence, et - D'w (w0 + Q) - 4Dw (wec) est la différence de phases entre deux composantes de The SPIDER system consists in creating, using an interferometer, a first and a second replica identical to the electromagnetic pulse to be analyzed, but delayed with respect to each other by a time offset of duration T Then, these two time-shifted replicas are introduced into a device capable of creating a frequency offset Q between the frequency spectrum of the first replica and that of the second replica. The first and second aftershocks offset in frequency and in time with respect to each other propagate at the output of this device on the same propagation line and interfere with each other within a spectrometer or optical spectrum analyzer. The spatio-temporal distribution of the interference patterns at the output of this device is given by the relation: S (Wc) = I ((Oc) 12 + I (oc + Q) 12 + 21 (ỏc) (oe0 + Q) 1 x cos [o (WC + Q) - cD '(or) + coet], (1) o: - S (wc) is the interference signal, - (w) is the frequency representation of the electromagnetic field of the pulse, - wc is the center of the bandwidth of the spectrometer used to measure these interference patterns, and - D'w (w0 + Q) - 4Dw (wec) is the phase difference between two components of

fréquence différentes de l'impulsion à analyser séparées par le décalage QÄ. different frequencies of the pulse to be analyzed separated by the offset QA.

Les mesures obtenues par le spectromètre sont ensuite traitées par un calculateur de manière à reconstruire le profil de l'amplitude et de la phase de l'impulsion à analyser. Ces calculs pour déterminer le profil temporel sont directs et non itératifs, c'est-à-dire qu'une séquence de calculs prédéterminée et connue à l'avance permet de reconstruire le profil de l'amplitude et de la phase de l'impulsion à analyser. Ceci est un avantage important du système SPIDER par rapport aux systèmes précédemment connus tels que le système FROG (Frequency Resolved Optical Gating). En effet, les systèmes tels que le système FROG, mettent en oeuvre des calculs itératifs pour reconstruire le profil de l'amplitude et de la phase de l'impulsion à analyser. Ces calculs itératifs nécessitent de réitérer plusieurs fois les mêmes calculs sur les mêmes données mesurées, de manière à converger progressivement vers la solution. Les calculs réalisés par le système SPIDER sont donc nettement plus rapides et The measurements obtained by the spectrometer are then processed by a computer so as to reconstruct the profile of the amplitude and of the phase of the pulse to be analyzed. These calculations to determine the time profile are direct and not iterative, that is to say that a predetermined sequence of calculations known in advance makes it possible to reconstruct the profile of the amplitude and of the phase of the pulse. to analyze. This is an important advantage of the SPIDER system compared to previously known systems such as the FROG system (Frequency Resolved Optical Gating). In fact, systems such as the FROG system use iterative calculations to reconstruct the profile of the amplitude and of the phase of the pulse to be analyzed. These iterative calculations require to repeat the same calculations several times on the same measured data, so as to gradually converge towards the solution. The calculations made by the SPIDER system are therefore much faster and

plus simples à mettre en oeuvre.simpler to implement.

Dans le système SPIDER, le décalage Q entre les deux répliques est créé en multipliant la première et la seconde répliques par une troisième réplique de l'impulsion à analyser dont le spectre de fréquence est étalé dans le temps. La durée T de ce spectre de fréquence étalé dans le temps est très nettement supérieure au décalage temporel Y. Cette multiplication est réalisée dans le système SPIDER par un cristal non linéaire de type Il de borate de baryum. Ainsi, lors du passage de la première réplique dans le cristal non linéaire de type 11, chaque composante de fréquence de cette première réplique est additionnée avec sensiblement une même première composante de fréquence du spectre de fréquence de la troisième réplique. De façon similaire, lors de son passage dans le cristal non linéaire de type 11, chaque composante de fréquence de la seconde réplique est additionnée avec sensiblement une même seconde composante de fréquence du spectre de fréquence de la troisième réplique étalée. La deuxième réplique étant retardée dans le temps par rapport à la première réplique, la seconde composante de fréquence de la troisième réplique étalée, avec laquelle le spectre de fréquence de la seconde réplique est additionné, est différente de la première composante de fréquence de la troisième réplique étalée additionnée au spectre de fréquence de la première réplique. Ainsi, puisque la première et la seconde répliques sont chacune additionnées avec une composante de fréquence différente de la troisième réplique étalée, il est créé, entre le spectre de fréquence de la première et de la seconde répliques, le décalage de fréquence Q. Les composantes de fréquence de la troisième réplique utilisées dépendent du spectre de fréquence de l'impulsion à analyser. Le décalage Q dépend donc également de l'impulsion à analyser. Or, le décalage Q doit être connu pour mener à bien les calculs directs. Par conséquent, avant d'utiliser le système SPIDER pour analyser une nouvelle impulsion ayant un nouveau spectre de fréquence, des expérimentations préalables doivent être réalisées pour déterminer le décalage Q correspondant à l'impulsion à analyser. Ces In the SPIDER system, the Q offset between the two replicas is created by multiplying the first and second replicas by a third replica of the pulse to be analyzed, the frequency spectrum of which is spread over time. The duration T of this frequency spectrum spread over time is very much greater than the time offset Y. This multiplication is carried out in the SPIDER system by a non-linear type II crystal of barium borate. Thus, during the passage of the first replica in the non-linear crystal of type 11, each frequency component of this first replica is added with substantially the same first frequency component of the frequency spectrum of the third replica. Similarly, during its passage through non-linear type 11 crystal, each frequency component of the second replica is added with substantially the same second frequency component of the frequency spectrum of the third spread replica. The second replica being delayed in time with respect to the first replica, the second frequency component of the spread third replica, with which the frequency spectrum of the second replica is added, is different from the first frequency component of the third spread replica added to the frequency spectrum of the first replica. Thus, since the first and second replicas are each added together with a frequency component different from the third spread replica, it is created, between the frequency spectrum of the first and second replicas, the frequency offset Q. The components frequency of the third replica used depend on the frequency spectrum of the pulse to be analyzed. The shift Q therefore also depends on the pulse to be analyzed. However, the shift Q must be known to carry out the direct calculations. Consequently, before using the SPIDER system to analyze a new pulse having a new frequency spectrum, preliminary experiments must be carried out to determine the shift Q corresponding to the pulse to be analyzed. These

expérimentations préalables sont longues et fastidieuses. previous experiments are long and tedious.

L'invention vise à remédier à cet inconvénient en proposant un nouveau procédé, nommé par la suite SPIRIT (Spectral Interferometry Resolved In Time), ayant les avantages du système SPIDER sans pour autant nécessiter des expérimentations préalables à chaque analyse d'une nouvelle impulsion. L'invention a donc pour objet un procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé: - en ce qu'il comporte une étape de génération desdits motifs d'interférence à partir d'une première et d'une seconde impulsions répliques dispersées spatialement de ladite impulsion d'énergie électromagnétique à analyser, lesdites première et seconde impulsions répliques dispersées spatialement présentant chacune: le même spectre de fréquences en module; un profil de la phase identique à celui de ladite impulsion d'énergie électromagnétique à analyser; un profil en amplitude identique, à un coefficient multiplicateur près, au profil en amplitude de ladite impulsion d'énergie électromagnétique à analyser; des composantes de fréquence dispersées spatialement se propageant dans l'espace en suivant chacune une trajectoire différente des trajectoires suivies par les autres composantes de fréquence dispersées spatialement de la même impulsion réplique dispersée spatialement; et - en ce que l'étape de génération comporte une opération d'introduction d'un décalage spatial relatif des trajectoires de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées spatialement, de manière à ce qu'au moins la moitié des trajectoires des composantes de fréquence de la première impulsion réplique dispersée spatialement soit confondue avec des trajectoires des composantes de fréquence de la seconde impulsion réplique dispersée spatialement, de manière à superposer sur chacune de ces trajectoires communes une première et une seconde composantes de fréquence différentes respectivement de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées spatialement et engendrer sur ces trajectoires The invention aims to remedy this drawback by proposing a new method, hereinafter called SPIRIT (Spectral Interferometry Resolved In Time), having the advantages of the SPIDER system without however requiring experiments prior to each analysis of a new pulse. The subject of the invention is therefore a method as described above, characterized: - in that it includes a step of generating said interference patterns from first and second replica pulses spatially dispersed from said pulse of electromagnetic energy to be analyzed, said first and second replica pulses spatially dispersed each having: the same frequency spectrum in module; a profile of the phase identical to that of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; an amplitude profile identical, to within a multiplying coefficient, to the amplitude profile of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; spatially dispersed frequency components propagating in space each following a different trajectory from the trajectories followed by the other spatially dispersed frequency components of the same replica pulse spatially dispersed; and - in that the generation step comprises an operation of introducing a relative spatial offset of the trajectories of the first and second replica pulses spatially dispersed, so that at least half of the trajectories of the components frequency of the first spatially dispersed replica pulse is confused with trajectories of the frequency components of the second spatially dispersed replica pulse, so as to superimpose on each of these common trajectories a first and a second frequency components different from the first and of the second replica pulses spatially dispersed and generate on these trajectories

communes lesdits motifs d'interférence spécifiques. common said specific interference patterns.

Le procédé SPIRIT crée une première et une seconde impulsions répliques dispersées spatialement de l'impulsion à analyser et, suite à une opération d'introduction d'un décalage spatial entre ces deux impulsions répliques dispersées spatialement, superpose la majorité des trajectoires des composantes de fréquence de la première impulsion réplique dispersée spatialement sur des trajectoires de composantes de fréquence différentes de la seconde impulsion réplique dispersée spatialement. Ainsi, sur chacune de ces trajectoires communes à la première et à la seconde impulsions répliques dispersées spatialement, une composante de fréquence de la première impulsion réplique se superpose et interfère avec une composante de The SPIRIT method creates first and second spatially dispersed replica pulses of the pulse to be analyzed and, following an operation to introduce a spatial offset between these two spatially dispersed replica pulses, superimposes most of the trajectories of the frequency components. of the first replica pulse spatially dispersed on trajectories of different frequency components of the second replica pulse spatially dispersed. Thus, on each of these trajectories common to the first and second spatially dispersed replica pulses, a frequency component of the first replica pulse is superimposed and interferes with a component of

fréquence différente ou décalée en fréquence de la seconde impulsion réplique. different frequency or frequency offset of the second replica pulse.

Il est donc obtenu, sur une trajectoire commune, le même signal que celui enregistré par le système SPIDER, mais limité à une seule composante de fréquence. Par conséquent, en observant l'ensemble des trajectoires communes, il est possible d'enregistrer un signal d'interférence identique à celui enregistré à l'aide du système SPIDER. Ainsi, les calculs mis en oeuvre pour établir, à partir du signal d'interférence enregistré, le profil temporel de l'amplitude et de la phase de l'impulsion à analyser, sont identiques à ceux It is therefore obtained, on a common trajectory, the same signal as that recorded by the SPIDER system, but limited to a single frequency component. Consequently, by observing all of the common trajectories, it is possible to record an interference signal identical to that recorded using the SPIDER system. Thus, the calculations used to establish, from the recorded interference signal, the time profile of the amplitude and of the phase of the pulse to be analyzed, are identical to those

décrits pour le système SPIDER et présentent donc les mêmes avantages. described for the SPIDER system and therefore have the same advantages.

Toutefois, il est important de noter que, contrairement au système SPIDER, le décalage en fréquence entre chaque composante de fréquence de la première et de la seconde impulsions répliques qui interfèrent, est obtenu par l'introduction d'un décalage spatial entre cette première et cette seconde impulsions répliques, et non par l'introduction d'un décalage en fréquence du spectre de la première impulsion réplique par rapport au spectre de la seconde However, it is important to note that, unlike the SPIDER system, the frequency offset between each frequency component of the first and second interfering replica pulses is obtained by introducing a spatial offset between this first and this second replica pulse, and not by introducing a frequency offset of the spectrum of the first replica pulse relative to the spectrum of the second

impulsion réplique.impulse replies.

Le décalage spatial est une propriété géométrique du système SPIRIT indépendant de l'impulsion à analyser. Ainsi, il n'est pas nécessaire de recourir à des expérimentations préalables pour chaque nouvelle impulsion à analyser. Suivant d'autres caractéristiques d'un procédé conforme à l'invention: - l'étape de génération est également apte à produire une première et une seconde impulsions répliques dispersées spatialement présentant chacune la même dispersion spatiale des trajectoires des composantes de fréquence, - l'étape de génération est apte à produire une seconde impulsion réplique dispersée spatialement identique à la première impulsion réplique dispersée spatialement, - l'étape de génération comporte: a) une opération de dédoublement d'une impulsion reçue de manière à produire en sortie une première et une seconde impulsions répliques identiques à l'impulsion reçue, b) une opération de dispersion spatiale d'une impulsion reçue de manière à décaler spatialement les unes par rapport aux autres, par une translation et/ou une rotation, les trajectoires respectives de chacune des composantes de fréquence de l'impulsion reçue, et l'opération réalisée en premier entre l'opération de dédoublement et l'opération de dispersion est directement appliquée sur l'impulsion d'énergie électromagnétique à analyser, - l'opération de dispersion consiste à orienter les composantes de fréquence de l'impulsion reçue selon des trajectoires fonction de la fréquence et de l'angle d'incidence de chaque composante de fréquence sur un dispositif de dispersion des composantes de fréquence de l'impulsion reçue, et l'opération d'introduction d'un décalage spatial consiste à introduire un décalage angulaire entre les trajectoires de la première et de la seconde impulsions répliques obtenues à l'issue de l'opération a), de manière à ce que les angles d'incidence, sur le dispositif de dispersion de la première et de la seconde impulsions répliques, soient différents, - l'étape de génération comporte une opération d'introduction d'un retard dans le temps entre la première et la seconde impulsions répliques dispersées spatialement, - l'opération de dédoublement et l'opération d'introduction d'un décalage spatial sont réalisées simultanément, - l'étape d'établissement est apte à déterminer le profil de la phase spectrale ou temporelle à partir du différentiel de la phase vis-à-vis de la longueur d'onde observée sur chacune des trajectoires communes, - l'étape d'établissement est apte à déterminer le profil de la phase spectrale ou temporelle à partir des motifs d'interférence spécifiques dont la distribution spatio-temporelle est décrite par l'équation: I(xt) = 11(x,t)+12(x,t)+2.(11(x,t). 12(x,t)). cos (2n. c A/2. t + (ARX. dI/dX) (x)) o: - t est le temps, - x est une coordonnée de l'espace repérant chaque trajectoire commune des composantes de fréquence dispersées spatialement et dont chaque valeur est associée à une fréquence de l'impulsion à analyser, - I est le module au carré de l'amplitude du motif d'interférence au point x et à l'instant t, - 11(x,t) et 12(xt) sont, respectivement, les modules au carré des amplitudes de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées, - c est la célérité de la lumière, - AM est la différence de longueur d'onde sur les trajectoires communes entre les composantes de fréquence superposées de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées, - X est la longueur d'onde moyenne de la première ou de la seconde impulsion réplique dispersée, dO/dX est le différentiel de la phase vis-à-vis de la longueur d'onde des composantes de fréquence de l'impulsion à analyser, - (x) indique que le terme (AM. d4/dd) est une fonction de la position x, - l'étape d'établissement du profil de la phase comporte: - une opération d'extraction d'une brève plage temporelle des motifs d'interférence produits par l'étape de génération, cette brève plage temporelle ayant une durée inférieure à X2/c.AX, et - une opération de reconstruction du profil de la phase spectrale et temporelle de l'impulsion à analyser uniquement à partir de la brève plage temporelle des motifs d'interférence extraite lors de l'opération d'extraction d'une brève plage temporelle, - l'étape d'établissement du profil de la phase comporte: - une opération d'extraction d'une plage spatialement confinée des motifs d'interférence produits par l'étape de génération, cette plage spatialement confinée correspondant à une partie seulement des trajectoires communes, - une opération de mesure et d'enregistrement de cette seule plage spatialement confinée des motifs d'interférence, et les opérations d'extraction de la plage spatialement confinée et d'enregistrement sont réitérées pour chacune des plages spatialement confinées des motifs d'interférence à partir desquelles l'opération de reconstruction du profil temporel de la phase de The spatial offset is a geometric property of the SPIRIT system independent of the pulse to be analyzed. Thus, it is not necessary to have recourse to preliminary experiments for each new impulse to be analyzed. According to other characteristics of a method according to the invention: - the generation step is also capable of producing first and second replica pulses spatially dispersed each having the same spatial dispersion of the trajectories of the frequency components, - l the generation step is capable of producing a second spatially dispersed replica pulse identical to the first spatially dispersed replica pulse, the generation step comprises: a) an operation of splitting a received pulse so as to produce a first and a second replica pulse identical to the received pulse, b) an operation of spatial dispersion of a received pulse so as to shift spatially with respect to each other, by a translation and / or a rotation, the respective trajectories of each frequency components of the received pulse, and the operation performed first between the splitting operation and the dispersing operation is directly applied to the electromagnetic energy pulse to be analyzed, - the dispersing operation consists in orienting the frequency components of the received pulse according to trajectories depending on the frequency and the angle of incidence of each frequency component on a device for dispersing the frequency components of the received pulse, and the operation of introducing a spatial offset consists in introducing an angular offset between the trajectories the first and second replica pulses obtained at the end of operation a), so that the angles of incidence on the dispersion device of the first and second replica pulses are different, the generation step comprises an operation of introducing a delay in time between the first and the second spatially dispersed replica pulses, the splitting operation and the operation of introducing a spatial offset are carried out simultaneously, - the establishment step is able to determine the profile of the spectral or temporal phase from the phase differential with respect to of the wavelength observed on each of the common trajectories, - the establishment step is capable of determining the profile of the spectral or temporal phase from specific interference patterns whose spatio-temporal distribution is described by l equation: I (xt) = 11 (x, t) +12 (x, t) +2. (11 (x, t). 12 (x, t)). cos (2n. c A / 2. t + (ARX. dI / dX) (x)) o: - t is time, - x is a space coordinate identifying each common trajectory of the frequency components spatially dispersed and each value of which is associated with a frequency of the pulse to be analyzed, - I is the square module of the amplitude of the interference pattern at point x and at time t, - 11 (x, t) and 12 (xt) are, respectively, the squared modules of the amplitudes of the first and second dispersed replica pulses, - c is the speed of light, - AM is the difference in wavelength on the common paths between the components of superimposed frequencies of the first and second dispersed replica pulses, - X is the average wavelength of the first or second dispersed replica pulses, dO / dX is the phase differential with respect to the wavelength of the frequency components of the pulse to be analyzed, - (x) indicates that the term (AM. D4 / dd) is a function of the position x, - the step of establishing the profile of the phase comprises: - an operation for extracting a brief time range from the interference patterns produced by the generation step, this brief temporal range having a duration of less than X2 / c.AX, and - an operation of reconstruction of the profile of the spectral and temporal phase of the pulse to be analyzed solely from the brief temporal range of the patterns d interference extracted during the extraction operation of a brief time range, - the phase profile establishment step comprises: - an operation of extraction of a spatially confined range of the interference patterns produced by the generation step, this spatially confined range corresponding to only part of the common trajectories, - an operation of measuring and recording this single spatially confined range of interference patterns, and the operations of ex traction of the spatially confined range and recording are repeated for each of the spatially confined ranges of interference patterns from which the operation of reconstruction of the time profile of the phase of

l'impulsion à analyser est réalisée. the pulse to be analyzed is achieved.

L'invention a également pour objet un système de détermination du profil de la phase spectrale et temporelle d'une impulsion d'énergie électromagnétique à analyser comportant un dispositif d'établissement du profil de la phase spectrale et temporelle de l'impulsion d'énergie électromagnétique à analyser à partir de motifs d'interférence spécifiques fonction des variations de phase vis-à-vis de la longueur d'onde des composantes de fréquence de l'impulsion à analyser, caractérisé en ce que: - il comporte un montage d'interférométrie apte à générer lesdits motifs d'interférence à partir d'une première et d'une seconde impulsions répliques dispersées spatialement de ladite impulsion d'énergie électromagnétique à analyser, lesdites première et seconde impulsions répliques dispersées spatialement présentant chacune: le même spectre de fréquences en module; un profil de la phase identique à celui de ladite impulsion d'énergie électromagnétique à analyser; un profil en amplitude identique, à un coefficient multiplicateur près, au profil temporel en amplitude de ladite impulsion d'énergie électromagnétique à analyser; des composantes de fréquence dispersées spatialement se propageant dans l'espace en suivant chacune une trajectoire différente des trajectoires suivies par les autres composantes de fréquence dispersées spatialement de la même impulsion réplique dispersée spatialement; et - le montage d'interférométrie comporte un dispositif d'introduction d'un décalage spatial relatif des trajectoires de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées spatialement, de manière à ce qu'au moins la moitié des trajectoires des composantes de fréquence de la première impulsion réplique dispersée spatialement soit confondue avec des trajectoires des composantes de fréquence de la seconde impulsion réplique dispersée spatialement, de manière à superposer sur chacune de ces trajectoires communes une première et une seconde composantes de fréquence différentes respectivement de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées spatialement et engendrer sur ces trajectoires communes lesdits The invention also relates to a system for determining the profile of the spectral and temporal phase of an electromagnetic energy pulse to be analyzed, comprising a device for establishing the profile of the spectral and temporal phase of the energy pulse. electromagnetic to be analyzed from specific interference patterns as a function of phase variations with respect to the wavelength of the frequency components of the pulse to be analyzed, characterized in that: - it comprises a circuit of interferometry capable of generating said interference patterns from first and second spatially dispersed replica pulses of said electromagnetic energy pulse to be analyzed, said first and second spatially dispersed replica pulses each having: the same frequency spectrum in module; a profile of the phase identical to that of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; an amplitude profile identical, to within a multiplying coefficient, to the time amplitude profile of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; spatially dispersed frequency components propagating in space each following a different trajectory from the trajectories followed by the other spatially dispersed frequency components of the same replica pulse spatially dispersed; and the interferometry assembly includes a device for introducing a relative spatial offset of the trajectories of the first and second replica pulses spatially dispersed, so that at least half of the trajectories of the frequency components of the first spatially dispersed replica pulse is confused with trajectories of the frequency components of the second spatially dispersed replica pulse, so as to superimpose on each of these common trajectories a first and a second frequency components different from the first and second respectively replica pulses spatially dispersed and generate on these common trajectories said

motifs d'interférence spécifiques. specific interference patterns.

Suivant d'autres caractéristiques d'un système conforme à l'invention: le montage d'interférométrie comporte: a) un dispositif de dédoublement d'une impulsion reçue de manière à produire en sortie une première et une seconde impulsions répliques identiques à l'impulsion reçue, b) un dispositif de dispersion spatiale d'une impulsion reçue de manière à décaler spatialement les unes par rapport aux autres, par une translation et/ou une rotation, les trajectoires respectives de chacune des composantes de fréquence de l'impulsion reçue, - le dispositif de dispersion est apte à orienter les composantes de fréquence de l'impulsion reçue selon des trajectoires fonction de la fréquence et de l'angle d'incidence de chaque composante de fréquence sur ce dispositif de dispersion des composantes de fréquence de l'impulsion reçue, et le dispositif d'introduction d'un décalage spatial est apte à introduire un décalage angulaire entre les trajectoires de la première et de la seconde impulsions répliques obtenues à la sortie du dispositif de dédoublement de manière à ce que les angles d'incidence, sur le dispositif de dispersion de la première et de la seconde impulsions répliques, soient différents, le montage d'interférométrie comporte un dispositif d'introduction d'un retard dans le temps entre la première et la seconde impulsions répliques dispersées spatialement, - le dispositif de dédoublement d'une impulsion et le dispositif d'introduction d'un retard sont formés à partir d'un même interféromètre, - le dispositif de dédoublement et le dispositif d'introduction d'un décalage spatial sont formés à partir d'un même cristal biréfringent, - le dispositif d'établissement du profil de la phase spectrale ou temporelle comporte: - une unité d'extraction d'une brève plage temporelle des motifs d'interférence produits par le montage d'interférométrie cette brève plage temporelle ayant une durée inférieure à 32/c.AX, et - une unité de reconstruction du profil de la phase spectrale ou temporelle de l'impulsion à analyser uniquement à partir de la brève plage temporelle des motifs d'interférence extraite par l'unité d'extraction d'une brève plage temporelle, - le dispositif d'établissement du profil de la phase comporte: - une unité d'extraction d'une plage spatialement confinée des motifs d'interférence produits par le montage d'interférométrie, cette plage spatialement confinée correspondant à une partie seulement des trajectoires communes, il - un détecteur apte à mesurer et enregistrer cette seule plage According to other characteristics of a system according to the invention: the interferometry assembly comprises: a) a device for splitting a received pulse so as to produce at output a first and a second replica pulses identical to the received pulse, b) a device for spatial dispersion of a received pulse so as to spatially offset with respect to each other, by a translation and / or a rotation, the respective trajectories of each of the frequency components of the received pulse , the dispersing device is able to orient the frequency components of the received pulse along trajectories which are a function of the frequency and of the angle of incidence of each frequency component on this dispersing device of the frequency components of l pulse received, and the device for introducing a spatial offset is capable of introducing an angular offset between the trajectories of the first and of the second replica pulses obtained at the output of the splitting device so that the angles of incidence, on the dispersion device of the first and second replica pulses, are different, the interferometry assembly includes a device d introduction of a delay in time between the first and second spatially dispersed replica pulses, - the device for splitting a pulse and the device for introducing a delay are formed from the same interferometer, - the splitting device and the device for introducing a spatial offset are formed from the same birefringent crystal, - the device for establishing the profile of the spectral or temporal phase comprises: - a unit for extracting a brief time range of the interference patterns produced by the interferometry assembly, this brief time range having a duration of less than 32 / c.AX, and - u ne unit for reconstructing the profile of the spectral or temporal phase of the pulse to be analyzed solely from the short time range of the interference patterns extracted by the unit for extracting a short time range, - the device d establishment of the phase profile includes: - a unit for extracting a spatially confined range of interference patterns produced by the interferometry assembly, this spatially confined range corresponding to only part of the common trajectories, it - a detector able to measure and record this single range

spatialement confinée des motifs d'interférence. spatially confined interference patterns.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va The invention will be better understood on reading the description which will

suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une illustration schématique de l'architecture d'un premier mode de réalisation d'un système de détermination du profil de la phase d'une impulsion d'énergie électromagnétique conforme à l'invention, - la figure 2 est un organigramme d'un procédé de détermination du profil de la phase conforme à l'invention et mis en oeuvre à l'aide du système de la figure 1, - la figure 3 est une illustration schématique des motifs d'interférence spécifiques mis en oeuvre dans le système de la figure 1, - la figure 4 est un graphe représentant un exemple de mesure réalisée à l'aide du système de la figure 1, - la figure 5 est une illustration schématique d'un second mode de réalisation d'un système de détermination du profil conforme à l'invention, et - la figure 6 est un organigramme d'un procédé de fonctionnement du follow, given solely by way of example, and made with reference to the drawings, in which: - Figure 1 is a schematic illustration of the architecture of a first embodiment of a system for determining the profile of the phase of an electromagnetic energy pulse according to the invention, - Figure 2 is a flowchart of a process for determining the profile of the phase according to the invention and implemented using the system of the Figure 1, - Figure 3 is a schematic illustration of the specific interference patterns implemented in the system of Figure 1, - Figure 4 is a graph showing an example of measurement made using the system of Figure 1, - Figure 5 is a schematic illustration of a second embodiment of a profile determination system according to the invention, and - Figure 6 is a flow diagram of an operating method of the

système de la figure 5.Figure 5 system.

La figure 1 représente un système 2 de détermination du profil de l'amplitude et de la phase d'une impulsion laser ultra-brève. A cet effet, il comporte un générateur 4 d'impulsions laser ultra-brèves récurrentes raccordé à l'entrée d'un montage d'interférométrie 6 dont la sortie est raccordée à un dispositif 8 d'établissement du profil de l'amplitude et de la phase à partir des FIG. 1 represents a system 2 for determining the profile of the amplitude and the phase of an ultra-short laser pulse. To this end, it includes a generator 4 of recurrent ultra-short laser pulses connected to the input of an interferometry assembly 6, the output of which is connected to a device 8 for establishing the profile of the amplitude and of the phase from

motifs d'interférence créés par le montage 6. interference patterns created by the montage 6.

Le générateur 4 est, par exemple, un laser titane/saphir à mode bloqué apte à produire des impulsions laser 12 d'une durée inférieure à 100 fs (I fs = 10-15 s) comportant chacune plusieurs composantes de fréquence ou composantes chromatiques et présentant, par exemple, un spectre de The generator 4 is, for example, a titanium / sapphire laser in blocked mode capable of producing laser pulses 12 of a duration of less than 100 fs (I fs = 10-15 s) each comprising several frequency components or chromatic components and having, for example, a spectrum of

fréquences en forme de cloche autour d'une fréquence moyenne fm. bell-shaped frequencies around an average frequency fm.

Le montage d'interférométrie 6 comprend un interféromètre 20 placé à l'entrée d'une lame séparatrice 22, elle-même placée à l'entrée d'un dispositif The interferometry assembly 6 comprises an interferometer 20 placed at the entry of a separating blade 22, itself placed at the entry of a device

de diffraction 24.diffraction 24.

L'interféromètre 20 est apte à recevoir, en entrée, l'impulsion laser délivrée par le générateur 4 et à produire, à sa sortie, deux impulsions répliques 21, 21' identiques à l'impulsion laser reçue, mais retardées dans le temps l'une par rapport à l'autre d'une durée T. Cet interféromètre est un interféromètre classique, par exemple, du type MachZehnder et ne sera pas décrit ici en détail. Avantageusement, cet interféromètre 20 est un interféromètre à retard réglable, de manière à pouvoir régler la durée T. A la sortie de l'interféromètre 20, les impulsions répliques 21, 21' sont dirigées chacune vers la même lame séparatrice 22. Cette lame séparatrice est adaptée pour que la direction d'émergence, à sa sortie de l'impulsion réplique 21, soit légèrement décalée spatialement ou géométriquement par rapport à la direction d'émergence de l'impulsion réplique 21'. Plus précisément, ici, la lame séparatrice 22 est réglable et placée pour créer un décalage angulaire 0 entre la ligne de propagation de l'impulsion réplique 21 et celle de l'impulsion réplique 21'. La lame séparatrice 20 est choisie et positionnée pour que le décalage angulaire O corresponde, à la sortie du dispositif de diffraction 24, à une superposition d'au moins la moitié et, de préférence, d'au moins 90 % des trajectoires des composantes de fréquence The interferometer 20 is able to receive, at the input, the laser pulse delivered by the generator 4 and to produce, at its output, two replica pulses 21, 21 'identical to the laser pulse received, but delayed in time l one with respect to the other of a duration T. This interferometer is a conventional interferometer, for example, of the MachZehnder type and will not be described here in detail. Advantageously, this interferometer 20 is an adjustable delay interferometer, so as to be able to adjust the duration T. At the output of the interferometer 20, the replica pulses 21, 21 ′ are each directed towards the same separating blade 22. This separating blade is adapted so that the direction of emergence, at its exit from the replica pulse 21, is slightly offset spatially or geometrically with respect to the direction of emergence of the replica pulse 21 '. More precisely, here, the separating blade 22 is adjustable and placed to create an angular offset 0 between the line of propagation of the replica pulse 21 and that of the replica pulse 21 '. The separating plate 20 is chosen and positioned so that the angular offset O corresponds, at the output of the diffraction device 24, to a superposition of at least half and, preferably, at least 90% of the trajectories of the components of frequency

des impulsions répliques 21, 21'.replica pulses 21, 21 '.

Le dispositif de diffraction 24 est placé à la sortie de la séparatrice 22 de manière à venir couper la ligne de propagation de chaque impulsion réplique 21, 21'. Le dispositif de diffraction 24 est apte à disperser dans l'espace chaque composante de fréquence de chacune des impulsions répliques 21, 21' reçue en entrée, en fonction de son angle d'incidence sur ce dispositif de diffraction et de sa fréquence. Sur la figure 1, deux spectres 25, ', en forme de cloche écrasée, représentent les impulsions répliques dispersées spatialement correspondant respectivement à l'impulsion réplique 21 à l'impulsion réplique 21'. Ici, le signal d'interférence, créé par l'interférence des impulsions 25 et 25', en sortie du montage d'interférométrie 6, The diffraction device 24 is placed at the outlet of the separator 22 so as to cut the line of propagation of each replica pulse 21, 21 '. The diffraction device 24 is capable of dispersing in space each frequency component of each of the replica pulses 21, 21 'received at the input, as a function of its angle of incidence on this diffraction device and of its frequency. In FIG. 1, two spectra 25, ', in the form of a crushed bell, represent the replica pulses spatially dispersed corresponding respectively to the replica pulse 21 to the replica pulse 21'. Here, the interference signal, created by the interference of the pulses 25 and 25 ′, at the output of the interferometry assembly 6,

sera appelé, dans la suite de cette description, signal 25, 25'. Le dispositif de will be called, in the following description, signal 25, 25 '. The device

diffraction 24 est également apte à étaler dans le temps le spectre de fréquence de chacune des impulsions répliques 21, 21' reçues en entrée. La durée de l'impulsion réplique 25, 25' est typiquement cinq à dix fois plus longue que la diffraction 24 is also able to spread over time the frequency spectrum of each of the replica pulses 21, 21 'received at the input. The duration of the 25,25 'replica pulse is typically five to ten times longer than the

durée de l'impulsion réplique non dispersée spatialement reçue en entrée. duration of the spatially non-dispersed replica pulse received at input.

Le dis positif 24 est également pivotant autour d'un axe perpendiculaire aux trajectoires des impulsions répliques 21, 21' de manière à faire varier en sortie la direction de propagation du signal 25, 25'. Le dispositif de diffraction 24 est, par exemple, un réseau de The positive device 24 is also pivoted about an axis perpendicular to the trajectories of the replica pulses 21, 21 'so as to vary the output the direction of propagation of the signal 25, 25'. The diffraction device 24 is, for example, a grating of

diffraction pivotant.pivoting diffraction.

Le dispositif 8 d'établissement du profil de l'amplitude et de la phase comporte un dispositif 30 d'extraction d'une fraction du signal de sortie du montage d'interférométrie 6, un détecteur 32 de cette fraction de signal extraite The device 8 for establishing the amplitude and phase profile comprises a device 30 for extracting a fraction of the output signal from the interferometry assembly 6, a detector 32 for this extracted signal fraction

et un dispositif 34 d'enregistrement et de traitement des données détectées. and a device 34 for recording and processing the detected data.

Le dispositif d'extraction 30 est apte à extraire une fraction spatialement et temporellement confinée des motifs d'interférence produits par The extraction device 30 is capable of extracting a spatially and temporally confined fraction of the interference patterns produced by

les impulsions 25, 25'.the pulses 25, 25 '.

"Confinée temporellement" signifie que seule une brève plage temporelle du signal 25, 25', par rapport à la durée totale du signal 25, 25', est sélectionnée de manière à ne pas enregistrer les variations au cours du temps "Time-bound" means that only a brief time range of the signal 25, 25 ', relative to the total duration of the signal 25, 25', is selected so as not to record variations over time

du signal 25, 25'.signal 25, 25 '.

"Confiné spatialement" signifie que seule une ou plusieurs trajectoires du signal 25, 25' spatialement dispersé, obtenu en sortie du montage d'interférométrie 6, sont extraites parmi l'ensemble des trajectoires du signal 25, 25'. Avantageusement, sensiblement une seule trajectoire du signal "Spatially confined" means that only one or more trajectories of the spatially dispersed signal 25, 25 ′, obtained at the output of the interferometry assembly 6, are extracted from all of the signal trajectories 25, 25 ′. Advantageously, substantially a single signal trajectory

, 25' est sélectionnée., 25 'is selected.

Le dispositif d'extraction 30 est ici propre à sélectionner et à extraire une brève plage temporelle plus courte que la périodicité temporelle X2/(c. AM) du signal 25, 25' o: - X est la longueur d'onde moyenne de l'impulsion laser 12 correspondant à la fréquence fm, - c est la célérité de la lumière, et - AR est la différence de longueur d'onde entre les composantes de fréquence The extraction device 30 is here suitable for selecting and extracting a brief time range shorter than the time period X2 / (c. AM) of the signal 25, 25 'o: - X is the average wavelength of l laser pulse 12 corresponding to the frequency fm, - c is the speed of light, and - AR is the difference in wavelength between the frequency components

des impulsions 25, 25' qui interfèrent l'une avec l'autre. pulses 25, 25 'which interfere with each other.

Ce dispositif d'extraction 30 est ici réalisé à partir d'un module 40 doubleur de fréquences suivi d'un module 42 de filtrage de fréquences doublées. Le module 40 doubleur de fréquences comporte ici une lame séparatrice 50 et un miroir 51 associés à un cube séparateur 52 comportantune lame semi-transparente à 450 dont les faisceaux émergents sont focalisés This extraction device 30 is here produced from a frequency doubler module 40 followed by a module 42 for filtering doubled frequencies. The frequency doubler module 40 here comprises a separating plate 50 and a mirror 51 associated with a separating cube 52 comprising a semi-transparent plate at 450 whose emerging beams are focused

par une lentille 54 sur un cristal 56 doubleur de fréquences. by a lens 54 on a frequency doubling crystal 56.

La lame séparatrice 50 est placée entre le générateur 4 et l'entrée du montage d'interférométrie 6 de manière à prélever une fraction 58 de l'impulsion laser incidente délivrée par le générateur 4. Cette fraction d'impulsion 58 étant destinée ici à sélectionner une plage spatialement et temporellement confinée The separating blade 50 is placed between the generator 4 and the input of the interferometry assembly 6 so as to take a fraction 58 of the incident laser pulse delivered by the generator 4. This fraction of pulse 58 being intended here to select a spatially and temporally confined range

du signal 25, 25', elle sera appelée, par la suite, impulsion porte 58. signal 25, 25 ', it will be called, thereafter, gate pulse 58.

Le cube séparateur 52, la lentille 54 et le cristal doubleur de fréquences sont disposés l'un par rapport à l'autre de manière à former une géométrie adaptée au doublage de fréquences non colinéaire. Cette géométrie étant connue, la disposition des éléments 52, 54 et 56 ne sera que The separator cube 52, the lens 54 and the frequency doubling crystal are arranged with respect to each other so as to form a geometry suitable for non-collinear frequency doubling. This geometry being known, the arrangement of elements 52, 54 and 56 will only be

succinctement décrite ici.succinctly described here.

Le miroir 51 est apte à réfléchir cette impulsion porte 58 sur le cube séparateur 52. La longueur du parcours de l'impulsion porte est choisie pour The mirror 51 is capable of reflecting this gate pulse 58 on the separator cube 52. The length of the path of the gate pulse is chosen for

que celle-ci soit synchrone dans le temps avec le signal 25, 25'. that this is synchronous in time with the signal 25, 25 '.

Le cube séparateur est placé à l'intersection du trajet optique de l'impulsion porte 58 et du signal 25, 25' délivré en sortie du montage d'interférométrie 6. Ce cube séparateur est destiné à superposer le faisceau correspondant à l'impulsion porte 58 et les faisceaux correspondant au signal 25, 25'. Ce cube séparateur est ici disposé de manière à rendre le faisceau émergeant correspondant à l'impulsion porte 58 parallèle aux faisceaux émergents correspondants du signal 25, 25', mais décalé latéralement par The separator cube is placed at the intersection of the optical path of the gate pulse 58 and of the signal 25, 25 'delivered at the output of the interferometry assembly 6. This separator cube is intended to superimpose the beam corresponding to the gate pulse 58 and the beams corresponding to the signal 25, 25 '. This separating cube is here arranged so as to make the emerging beam corresponding to the gate pulse 58 parallel to the corresponding emerging beams of the signal 25, 25 ', but offset laterally by

rapport à ces derniers faisceaux.in relation to these latter beams.

La lentille 54 est destinée à focaliser l'ensemble des faisceaux The lens 54 is intended to focus all of the beams

émergeant du cube séparateur 52 au foyer de cette lentille. emerging from the separator cube 52 at the focus of this lens.

Le cristal 56 doubleur de fréquences est disposé au foyer de la lentille 54 de manière à recevoir les faisceaux émergeant du cube séparateur 52 en un même point, mais avec des angles d'incidence distincts. Le cristal doubleur de fréquences est, par exemple, un cristal non linéaire de BBO The frequency doubling crystal 56 is placed at the focal point of the lens 54 so as to receive the beams emerging from the separating cube 52 at the same point, but with distinct angles of incidence. The frequency doubling crystal is, for example, a nonlinear crystal of BBO

(baryum de borate) de type Il.(borate barium) type II.

Le module de filtrage 42, placé à la sortie du module doubleur de fréquences 40, est destiné à ne laisser passer que les fréquences doublées par le module 40. A cet effet, il comporte d'abord un prisme 60 suivi d'un filtre The filtering module 42, placed at the output of the frequency doubling module 40, is intended to let pass only the frequencies doubled by the module 40. For this purpose, it first comprises a prism 60 followed by a filter

coloré 62.colored 62.

Le prisme 60 est propre à isoler spatialement les fréquences doublées des fréquences non doublées dans le signal délivré en sortie du The prism 60 is suitable for spatially isolating the doubled frequencies from the non-doubled frequencies in the signal delivered at the output of the

module 40.module 40.

Le filtre coloré 62 est placé sur la trajectoire des fréquences doublées isolées spatialement par le prisme 60. Ce filtre coloré est apte à ne The color filter 62 is placed on the path of the doubled frequencies spatially isolated by the prism 60. This color filter is able to not

laisser passer que les fréquences doublées. pass only the doubled frequencies.

Le détecteur 32 est placé sur la trajectoire des fréquences doublées que le filtre coloré 62 a laissé passer. Ce détecteur 32 est propre à mesurer The detector 32 is placed on the path of the doubled frequencies which the color filter 62 has allowed to pass. This detector 32 is suitable for measuring

l'énergie émise à la fréquence doublée. Il s'agit, par exemple, d'un tube photomultiplicateur. the energy emitted at the doubled frequency. It is, for example, a photomultiplier tube.

Le dispositif 34 est apte, d'une part, à enregistrer les données mesurées par le détecteur 32 dans une mémoire 70 et, d'autre part, à traiter les données enregistrées dans la mémoire 70 pour reconstruire, par un calcul direct et non itératif, le profil de l'amplitude et de la phase de l'impulsion laser à analyser à partir des données enregistrées dans cette mémoire 70. Ce dispositif 34 est, par exemple, réalisé à partir d'un calculateur électronique classique The device 34 is able, on the one hand, to record the data measured by the detector 32 in a memory 70 and, on the other hand, to process the data recorded in the memory 70 to reconstruct, by direct and non-iterative calculation , the profile of the amplitude and of the phase of the laser pulse to be analyzed from the data recorded in this memory 70. This device 34 is, for example, produced from a conventional electronic computer

programmé de façon conventionnelle. programmed in a conventional manner.

Le fonctionnement du système 2 va maintenant être décrit à l'aide de The operation of system 2 will now be described using

la figure 1 et en regard de la figure 2. Figure 1 and opposite Figure 2.

Dans le cas particulier du système 2, le procédé débute par une étape 88 de réglage et de mesure à l'aide de méthodes conventionnelles, du décalage angulaire 0 produit par la lame séparatrice 22 entre les deux impulsions répliques 21 et 21'. Le décalage angulaire 0 est choisi ici pour que 98 % des composantes de fréquence de l'impulsion réplique spatialement dispersée 25 se superposent avec des composantes de fréquence différentes de l'impulsion réplique dispersée spatialement 25'. Cette étape n'est réalisée que lors de l'installation du système 2 et n'est ensuite plus réitérée, quelle que In the particular case of system 2, the method begins with a step 88 of adjustment and measurement using conventional methods, of the angular offset 0 produced by the separating blade 22 between the two replica pulses 21 and 21 '. The angular offset 0 is chosen here so that 98% of the frequency components of the spatially dispersed replica pulse 25 overlap with different frequency components of the spatially dispersed replica pulse 25 '. This step is only carried out during the installation of system 2 and is then no longer repeated, whatever

soit l'impulsion laser à analyser.or the laser pulse to be analyzed.

Une fois cette étape 88 réalisée, le générateur 4 réalise une étape 90 Once this step 88 has been carried out, the generator 4 performs a step 90

d'émission de l'impulsion laser 12. emission of the laser pulse 12.

Cette impulsion laser se propage jusqu'à la lame séparatrice 50 o une fraction de l'impulsion laser 12 est prélevée par le dispositif 30, tandis que This laser pulse propagates to the separating blade 50 where a fraction of the laser pulse 12 is taken up by the device 30, while

l'autre fraction est dirigée vers l'entrée du montage d'interféromètrie 6. the other fraction is directed towards the entry of the interferometry assembly 6.

A ce stade, le montage d'interférométrie 6 réalise une étape 92 de génération de motifs d'interférence fonction des variations de la phase vis-à-vis de la longueur d'onde des composantes de fréquence; Lors de cette étape 92, l'interféromètre 20 réalise simultanément une opération 94 de dédoublement de l'impulsion laser 12 pour former les deux impulsions répliques 21 et 21' et une opération 96 d'introduction d'un retard At this stage, the interferometry assembly 6 performs a step 92 of generating interference patterns as a function of the variations of the phase with respect to the wavelength of the frequency components; During this step 92, the interferometer 20 simultaneously performs an operation 94 of splitting the laser pulse 12 to form the two replica pulses 21 and 21 'and an operation 96 of introducing a delay

entre ces deux impulsions répliques 21 et 21'. between these two replica pulses 21 and 21 '.

A la sortie de l'interféromètre 20, chacune de ces impulsions répliques 21, 21' est identique à l'impulsion à analyser et présente donc, notamment, le même spectre de fréquence et le même profil temporel de l'amplitude et de la phase. Chacune de ces impulsions répliques est dirigée At the output of the interferometer 20, each of these replica pulses 21, 21 'is identical to the pulse to be analyzed and therefore has, in particular, the same frequency spectrum and the same time profile of the amplitude and of the phase . Each of these replica pulses is directed

vers la lame séparatrice 22.towards the separating blade 22.

Cette lame séparatrice 22 réalise une opération 100 d'introduction This separating blade 22 performs an insertion operation 100

d'un décalage spatial entre les trajectoires des impulsions répliques 21, 21'. a spatial offset between the trajectories of the replica pulses 21, 21 '.

Dans ce mode de réalisation, l'opération 100 consiste à introduire le décalage angulaire O entre la direction de propagation de la première et de la seconde In this embodiment, operation 100 consists in introducing the angular offset O between the direction of propagation of the first and of the second.

impulsions répliques 21, 21'.impulses replicates 21, 21 '.

Après leur passage par la lame séparatrice 22, les impulsions répliques 21, 21' se propagent chacune sur sa trajectoire respective jusqu'au réseau de diffraction 24. Ce réseau de diffraction 24 réalise une opération 102 de dispersion spatiale des composantes de fréquence de chacune des After their passage through the separating plate 22, the replica pulses 21, 21 'each propagate on its respective trajectory up to the diffraction grating 24. This diffraction grating 24 performs an operation 102 of spatial dispersion of the frequency components of each of the

impulsions répliques reçues.replica pulses received.

Ainsi, alors que toutes les composantes de fréquence d'une même impulsion réplique se propagent sur le même trajet optique à l'entrée du réseau de diffraction 24, chacune de ces composantes de fréquence se propage en sortie de ce réseau de diffraction 24, du fait du phénomène de diffraction produit, sur une trajectoire séparée spatialement des trajectoires des autres Thus, while all the frequency components of the same replica pulse propagate on the same optical path at the input of the diffraction grating 24, each of these frequency components propagates at the output of this diffraction grating 24, of the fact of the diffraction phenomenon produced, on a trajectory separated spatially from the trajectories of others

composantes de fréquence de la même impulsion réplique. frequency components of the same replica pulse.

De plus, l'angle d'incidence de l'impulsion réplique 21 étant différent de l'angle d'incidence de l'impulsion réplique 21', il existe un décalage angulaire entre les composantes de fréquence de ces deux impulsions 25 et 25' dans un plan contenant les trajets optiques des impulsions 21, 21', 25 et 25'. Ce décalage angulaire est directement relié au décalage angulaire O créé par la lame séparatrice 22. Ce décalage angulaire O a été choisi lors de l'opération 88 pour que plus de 98 % des trajectoires des composantes de fréquence des In addition, the angle of incidence of the replica pulse 21 being different from the angle of incidence of the replica pulse 21 ', there is an angular offset between the frequency components of these two pulses 25 and 25' in a plane containing the optical paths of the pulses 21, 21 ', 25 and 25'. This angular offset is directly related to the angular offset O created by the separating plate 22. This angular offset O was chosen during operation 88 so that more than 98% of the trajectories of the frequency components of the

impulsions 25 et 25' se superposent et se confondent les unes avec les autres. pulses 25 and 25 'overlap and merge with each other.

Ainsi, à cause de ce décalage angulaire, une composante de fréquence f1 de l'impulsion 25 se propage et se superpose sur la même trajectoire, dite trajectoire commune, qu'une composante de fréquence f2 de l'impulsion 25'. Un détecteur, placé sur cette trajectoire commune, observe donc deux composantes de fréquence de l'impulsion laser 12 décalées en fréquence l'une par rapport à l'autre. Ce décalage en fréquence correspond à Thus, because of this angular offset, a component of frequency f1 of the pulse 25 propagates and is superimposed on the same trajectory, called common trajectory, as a component of frequency f2 of the pulse 25 '. A detector, placed on this common trajectory, therefore observes two frequency components of the laser pulse 12 offset in frequency with respect to each other. This frequency offset corresponds to

un décalage de longueur d'onde et sera noté par la suite AX. a wavelength shift and will be noted below AX.

La répartition spatiale des trajectoires des composantes de fréquence de l'impulsion 25 étant identique à celle de l'impulsion 25', le décalage de longueur d'onde AX observé sur chacune des trajectoires communes est donc ici constant, quelle que soit la trajectoire commune observée. Sur chacune des trajectoires communes, les composantes de fréquence se superposent et interfèrent l'une avec l'autre. La distribution spatiotemporelle du signal d'interférence 25, 25' vérifie sensiblement la relation suivante: I(xt) = 11(x,t)+12(x,t)+2.(11(x,t). 12(x,t))05. cos (2n. c AX/X2. t + (AX. d/dId)(x)) o: - t est le temps, - x est une coordonnée de l'espace repérée sur un axe perpendiculaire aux trajectoires des composantes de fréquence dispersées spatialement, de manière à ce que chaque position x correspond sensiblement à une fréquence de l'impulsion 12 à analyser, - I est le module au carré de l'amplitude du motif d'interférence au point x et à l'instant t, - 11(x,t) et 12(xt) sont, respectivement, les modules au carré de l'amplitude de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées, ces modules bien que fonction de x et de t varient beaucoup plus lentement que le terme en cosinus, - c est la célérité de la lumière, - AR est la différence de longueur d'onde sur les trajectoires communes entre les composantes de fréquence superposées de la première et de la seconde impulsions répliques dispersées, - X est la longueur d'onde moyenne de la première ou de la seconde impulsion réplique dispersée, d+/dX est la variation de la phase vis-à-vis de la longueur d'onde des composantes de fréquence de l'impulsion à analyser, The spatial distribution of the trajectories of the frequency components of the pulse 25 being identical to that of the pulse 25 ', the wavelength shift AX observed on each of the common trajectories is therefore here constant, whatever the common trajectory observed. On each of the common trajectories, the frequency components overlap and interfere with each other. The spatiotemporal distribution of the interference signal 25, 25 'substantially verifies the following relationship: I (xt) = 11 (x, t) +12 (x, t) +2. (11 (x, t). 12 (x , t)) 05. cos (2n. c AX / X2. t + (AX. d / dId) (x)) o: - t is time, - x is a coordinate of the space located on an axis perpendicular to the trajectories of the frequency components spatially dispersed, so that each position x corresponds substantially to a frequency of the pulse 12 to be analyzed, - I is the square module of the amplitude of the interference pattern at point x and at time t, - 11 (x, t) and 12 (xt) are, respectively, the squared modules of the amplitude of the first and the second dispersed replica pulses, these modules although function of x and t vary much more slowly than the cosine term, - c is the speed of light, - AR is the difference in wavelength on the common paths between the superimposed frequency components of the first and second dispersed replica pulses, - X is the length waveform of the first or second dispersed replica pulse, d + / dX es t the variation of the phase with respect to the wavelength of the frequency components of the pulse to be analyzed,

- (x) indique que le terme (Ai.dI/di) est une fonction de la position x. - (x) indicates that the term (Ai.dI / di) is a function of the position x.

La figure 3A représente un exemple simplifié de motifs d'interférence correspondant à l'équation précédente. Sur cette figure, l'axe des abscisses représente la position x d'une trajectoire commune repérée sur un axe perpendiculaire à l'ensemble des trajectoires communes après qu'elles aient été rendues parallèles les unes aux autres, par exemple à l'aide du cube séparateur 52. L'axe des ordonnées représente le temps. Sur ce graphique, plusieurs franges d'interférence 104 apparaissent successivement dans le FIG. 3A represents a simplified example of interference patterns corresponding to the preceding equation. In this figure, the abscissa axis represents the position x of a common trajectory identified on an axis perpendicular to all of the common trajectories after they have been made parallel to each other, for example using the separator cube 52. The ordinate axis represents time. On this graph, several interference fringes 104 appear successively in the

temps avec une périodicité temporelle At = i21(Ai.c). time with a temporal periodicity At = i21 (Ai.c).

La multiplicité des franges d'interférence 104 présentes sur ce The multiplicity of interference fringes 104 present on this

graphique est due à l'introduction d'un retard lors de l'opération 96. graph is due to the introduction of a delay during operation 96.

L'étape 92 s'achève lorsque le signal 25, 25' a été produit, c'est-àdire ici après que les opérations 94 à 102 aient été réalisées. Débute alors une étape 106 d'enregistrement d'une brève plage temporelle de ce signal 25, 25' Step 92 ends when the signal 25, 25 ′ has been produced, that is to say here after the operations 94 to 102 have been carried out. Then begins a step 106 of recording a brief time range of this signal 25, 25 '

réalisée par le dispositif d'extraction 30 et le détecteur 32. produced by the extraction device 30 and the detector 32.

Lors de cette étape 106, de manière à éliminer la composante temporelle du signal 25, 25', le dispositif 30 réalise une opération 110 During this step 106, so as to eliminate the time component of the signal 25, 25 ′, the device 30 performs an operation 110

d'extraction d'une seule plage temporelle dt (Figure 3A) du signal 25, 25'. extraction of a single time range dt (FIG. 3A) from the signal 25, 25 '.

De plus, dans le cas particulier du système 2, le dispositif 30 réalise également une opération 112 d'extraction d'une seule plage confinée spatialement dx (Figure 3A) du signal 25, 25'. Ces opérations 110 et 112 sont ici réalisées simultanément par le dispositif d'extraction 30. En effet, l'impulsion porte 58 utilisée dans le module 40 d'extraction n'est pas ici diffractée spatialement. Par conséquent, la durée de cette impulsion est d'au moins sept fois inférieure à la durée du signal 25, 25' qui a été dispersée. Ici, cette durée de l'impulsion porte 58 est strictement inférieure à la périodicité temporelle At des franges d'interférence 104. La durée de l'impulsion porte 58 est In addition, in the particular case of system 2, the device 30 also performs an operation 112 for extracting a single spatially confined area dx (FIG. 3A) from the signal 25, 25 '. These operations 110 and 112 are here performed simultaneously by the extraction device 30. In fact, the door pulse 58 used in the extraction module 40 is not here spatially diffracted. Consequently, the duration of this pulse is at least seven times less than the duration of the signal 25, 25 'which has been dispersed. Here, this duration of the gate pulse 58 is strictly less than the temporal periodicity At of the interference fringes 104. The duration of the gate pulse 58 is

représentée sur la figure 3A par l'intervalle de temps dt. represented in FIG. 3A by the time interval dt.

Les trajectoires des composantes de fréquence de l'impulsion porte 58 sont confinées spatialement par rapport à celles du signal 25, 25'. Ainsi, à l'intérieur du cube séparateur 52 et du cristal doubleur de fréquences 56, pratiquement seules les composantes de fréquence de la trajectoire commune du signal 25, 25' rencontrant la trajectoire de l'impulsion porte 58 seront multipliées par l'impulsion porte. Ce confinement spatial de l'impulsion porte par The trajectories of the frequency components of the gate pulse 58 are spatially confined with respect to those of the signal 25, 25 '. Thus, inside the separator cube 52 and the frequency doubling crystal 56, practically only the frequency components of the common path of the signal 25, 25 ′ meeting the path of the gate pulse 58 will be multiplied by the gate pulse . This spatial confinement of the impulse carries by

rapport au signal 25, 25' est représenté par l'intervalle dx sur la figure 3A. with respect to the signal 25, 25 ′ is represented by the interval dx in FIG. 3A.

A la sortie du dispositif d'extraction 40, seules les composantes de fréquence de la trajectoire commune du signal 25, 25' ayant rencontré l'impulsion porte 58, sont doublées en fréquence et ceci uniquement pendant l'intervalle de temps dt. La fréquence des autres composantes de fréquence du signal 25, 25', situées sur d'autres trajectoires communes, n'a, quant à elle pas At the output of the extraction device 40, only the frequency components of the common path of the signal 25, 25 ′ having met the gate pulse 58, are doubled in frequency and this only during the time interval dt. The frequency of the other frequency components of the signal 25, 25 ′, located on other common paths, does not have

été doublée à l'intérieur du cristal doubleur de fréquences 56. been doubled inside the frequency doubling crystal 56.

Ensuite, l'ensemble du faisceau contenant aussi bien des fréquences doublées que les fréquences non doublées se propage vers le prisme 60 qui isole spatialement les composantes de fréquence doublées des composantes de fréquence non doublées. Ainsi, le prisme 60 réalise une première opération Then, the whole of the beam containing both doubled frequencies and the non-doubled frequencies propagates towards the prism 60 which spatially isolates the doubled frequency components from the non-doubled frequency components. Thus, the prism 60 performs a first operation

de filtrage spatial.spatial filtering.

De manière à accroître encore la qualité de ce filtrage, les composantes de fréquence doublées isolées spatialement se propagent ensuite vers le filtre coloré 62 apte à ne laisser passer que les composantes de In order to further increase the quality of this filtering, the spatially isolated doubled frequency components then propagate towards the color filter 62 capable of letting only the components of

fréquence doublées.frequency doubled.

Une opération de mesure et d'enregistrement 114 est ensuite réalisée par le détecteur 32 placé à la sortie du filtre coloré 62. Ce détecteur mesure, pour chacune des composantes de fréquence doublées, l'intensité du signal et enregistre ces données dans la mémoire 70 associée à la fréquence à laquelle elles correspondent. La fréquence associée aux données enregistrées est la fréquence de la composante de fréquence du signal 25, 25' ayant été extraite par le dispositif d'extraction 40. Dans le système 2, cette fréquence est, par exemple, établie à partir de l'angle d'incidence, des impulsions répliques 21 A measurement and recording operation 114 is then carried out by the detector 32 placed at the output of the color filter 62. This detector measures, for each of the doubled frequency components, the intensity of the signal and records this data in the memory 70 associated with the frequency to which they correspond. The frequency associated with the recorded data is the frequency of the frequency component of the signal 25, 25 ′ having been extracted by the extraction device 40. In the system 2, this frequency is, for example, established from the angle incidence, replica pulses 21

et 21' sur le dispositif de diffraction 24 utilisé pour réaliser cet enregistrement. and 21 'on the diffraction device 24 used to make this recording.

La figure 3B est une représentation simplifiée des variations de l'intensité du signal 25, 25' en fonction de la position x à l'instant dt. Sur cette FIG. 3B is a simplified representation of the variations in the intensity of the signal 25, 25 ′ as a function of the position x at the instant dt. On this

figure, chacune des franges d'interférence 104 correspond à un pic d'intensité. In the figure, each of the interference fringes 104 corresponds to a peak of intensity.

Le détecteur 32 à la sortie du module de filtrage 42 ne reçoit que la fraction du signal 25, 25' correspondant à la plage spatiale dx et, par conséquent, seule l'intensité du signal observée dans cette plage dx est The detector 32 at the output of the filter module 42 receives only the fraction of the signal 25, 25 ′ corresponding to the spatial range dx and, therefore, only the signal intensity observed in this range dx is

enregistrée.recorded.

De manière à enregistrer le signal 25, 25' pour chacune des positions x, il est nécessaire, dans le cas particulier du système 2, de balayer successivement et de proche en proche l'ensemble des positions x. A cet effet, le procédé se poursuit par une opération 116 de rotation du réseau de diffraction 24 de manière à modifier la position relative du signal 25, 25' par In order to record the signal 25, 25 ′ for each of the positions x, it is necessary, in the particular case of system 2, to scan successively and step by step all the positions x. To this end, the method continues with an operation 116 of rotation of the diffraction grating 24 so as to modify the relative position of the signal 25, 25 'by

rapport à la position de l'impulsion porte 58. relative to the position of the pulse door 58.

A l'issue de cette opération 116, le procédé retourne à l'opération 90 At the end of this operation 116, the method returns to operation 90

de manière à mesurer l'intensité du signal 25, 25' pour une position x différente. so as to measure the intensity of the signal 25, 25 ′ for a different position x.

Les opérations 90 à 116 se répètent jusqu'à ce que l'intensité du signal 25, 25' soit enregistrée pour l'ensemble des positions x correspondant à Operations 90 to 116 are repeated until the intensity of the signal 25, 25 ′ is recorded for all the positions x corresponding to

l'ensemble des trajectoires communes. the set of common trajectories.

La figure 4 représente, dans un graphe, l'intensité du signal 25, 25' après que les opérations 90 à 116 aient été réitérées pour toutes les positions x. L'axe des ordonnées correspond à l'amplitude normalisée de l'intensité, tandis que l'axe des abscisses est gradué en Hertz. En effet, chaque position x correspond à une trajectoire commune et donc à une composante de fréquence particulière de l'impulsion laser 12. L'évolution de l'intensité illustrée dans ce graphe correspond, contrairement à la figure 3B, à des données obtenues expérimentalement. L'enveloppe extérieure en forme de cloche du signal enregistré contient les informations nécessaires pour établir le profil temporel de l'amplitude de l'impulsion laser 12, tandis que les oscillations de ce signal contiennent les informations nécessaires pour établir le profil temporel de la phase de l'impulsion laser 12. Cet enregistrement est similaire à celui obtenu FIG. 4 represents, in a graph, the intensity of the signal 25, 25 ′ after the operations 90 to 116 have been repeated for all the positions x. The ordinate axis corresponds to the normalized amplitude of the intensity, while the abscissa axis is graduated in Hertz. Indeed, each position x corresponds to a common trajectory and therefore to a particular frequency component of the laser pulse 12. The evolution of the intensity illustrated in this graph corresponds, unlike FIG. 3B, to data obtained experimentally . The bell-shaped outer envelope of the recorded signal contains the information necessary to establish the time profile of the amplitude of the laser pulse 12, while the oscillations of this signal contain the information necessary to establish the time profile of the phase of the laser pulse 12. This recording is similar to that obtained

à l'aide du système SPIDER décrit dans le brevet WO 99/06794. using the SPIDER system described in patent WO 99/06794.

Une fois l'enregistrement terminé, une étape 120 de reconstruction, à partir des données mesurées lors des opérations précédentes, du profil de Once the recording is complete, a step 120 of reconstruction, from the data measured during the previous operations, of the profile of

l'amplitude et de la phase de l'impulsion laser 12, est réalisée. the amplitude and phase of the laser pulse 12, is produced.

Les calculs mis en oeuvre lors de cette étape 120 sont similaires à ceux décrits dans le brevets WO 99/06794. Ces calculs sont également décrits dans les articles de Dorrer et ai publiés au journal de l"'Optical Society of America", respectivement au volume 16 de juillet 99 et volume 17 d'octobre 2000. Il est rappelé simplement que le calcul comporte, principalement, les cinq opérations suivantes: - une opération 122 de transformée de Fourier inverse conduit à une distribution à trois pics: un lobe central proportionnel à l'enveloppe des données enregistrées et deux lobes satellites symétriques contenant l'information sur le profil temporel de la phase, - une opération 124 de sélection d'un seul de ces lobes satellites par filtrage numérique, - une opération 126 de transformée de Fourier pour revenir dans l'espace spectral, et obtenir le profil de l'amplitude et de la phase spectrales, - une opération 128 d'intégration de la phase spectrale précédemment obtenue lors de l'opération 126 en tenant compte du décalage AX entre les deux composantes de fréquence qui interfèrent, - une nouvelle opération 130 de transformée de Fourier inverse pour afficher, à partir de l'amplitude et de la phase reconstruites pour chaque composante de fréquence lors de l'opération 128, le profil e l'amplitude et de la The calculations implemented during this step 120 are similar to those described in patent WO 99/06794. These calculations are also described in the articles by Dorrer and I published in the journal of the "Optical Society of America", respectively in volume 16 of July 99 and volume 17 of October 2000. It is simply recalled that the calculation involves, mainly , the following five operations: - an operation 122 of inverse Fourier transform leads to a distribution with three peaks: a central lobe proportional to the envelope of the recorded data and two symmetrical satellite lobes containing the information on the temporal profile of the phase , - an operation 124 of selecting only one of these satellite lobes by digital filtering, - an operation 126 of Fourier transform to return to the spectral space, and obtain the profile of the spectral amplitude and phase, - an operation 128 of integrating the spectral phase previously obtained during operation 126 taking into account the offset AX between the two frequency components which interferes ent, - a new inverse Fourier transform operation 130 to display, from the amplitude and phase reconstructed for each frequency component during operation 128, the profile e the amplitude and the

phase temporelles de l'impulsion à analyser. temporal phase of the pulse to be analyzed.

La figure 5 représente un second mode de réalisation identique au système 2 de la figure 1, à l'exception du fait que le montage d'interférométrie 6 FIG. 5 represents a second embodiment identical to the system 2 of FIG. 1, except for the fact that the interferometry assembly 6

est remplacé par un montage d'interférométrie 150. is replaced by an interferometry assembly 150.

Le montage d'interférométrie 150 comporte un dispositif de The interferometry assembly 150 comprises a device for

diffraction pivotant 152, une lentille 153 et un cristal biréfringent 154. pivoting diffraction 152, a lens 153 and a birefringent crystal 154.

Le dispositif de diffraction 152 est placé de manière à recevoir directement l'impulsion laser 12. Ce dispositif de diffraction 152 est, par The diffraction device 152 is placed so as to receive the laser pulse 12 directly. This diffraction device 152 is, by

exemple, identique au dispositif de diffraction 24 décrit en regard de la figure 1. example, identical to the diffraction device 24 described with reference to FIG. 1.

La lentille 153 est propre à rendre les trajectoires de chacune des composantes de fréquence obtenues à la sortie du dispositif de diffraction 152 parallèles les unes aux autres avant de les diriger vers le cristal biréfringent 154. Le cristal biréfringent 154 est placé sur les trajectoires de chacune The lens 153 is suitable for making the trajectories of each of the frequency components obtained at the output of the diffraction device 152 parallel to each other before directing them towards the birefringent crystal 154. The birefringent crystal 154 is placed on the trajectories of each

des composantes de fréquence de l'impulsion laser 12 issues de la lentille 153. frequency components of the laser pulse 12 coming from the lens 153.

Ce cristal biréfringent est apte à simultanément dédoubler chaque composante de fréquence incidente et à les décaler spatialement l'une par rapport à l'autre This birefringent crystal is capable of simultaneously splitting each incident frequency component and spatially shifting them relative to each other

par une opération de translation.by a translation operation.

En sortie du cristal biréfringent, deux impulsions répliques dispersées spatialement suivent des trajectoires parallèles l'une à l'autre mais décalées At the output of the birefringent crystal, two replica pulses spatially dispersed follow trajectories parallel to each other but offset

spatialement les unes par rapport aux autres par une opération de translation. spatially with respect to each other by a translation operation.

Le phénomène de double réfraction mis en oeuvre dans le cristal biréfringent 154 introduit également un léger retard entre les deux impulsions répliques. Finalement, le montage d'interférométrie 150 comporte deux lames demi-onde 156 et 157, disposées respectivement entre la lentille 153 et le cristal biréfringent 154 et entre le cristal biréfringent 154 et le cube séparateur 52. La lame demi-onde 156 est destinée à adapter les polarisations des composants de fréquence issues de la lentille 153 de manière à obtenir deux The phenomenon of double refraction implemented in the birefringent crystal 154 also introduces a slight delay between the two replica pulses. Finally, the interferometry assembly 150 comprises two half-wave plates 156 and 157, disposed respectively between the lens 153 and the birefringent crystal 154 and between the birefringent crystal 154 and the separating cube 52. The half-wave plate 156 is intended for adapt the polarizations of the frequency components coming from the lens 153 so as to obtain two

impulsions répliques à la sortie du cristal biréfringent 154. replica pulses at the output of the birefringent crystal 154.

La lame demi-onde 157 est propre à rendre les polarisations des deux impulsions répliques dispersées spatialement obtenues à la sortie du cristal biréfringent 154 parallèles les unes aux autres de manière à ce qu'elles The half-wave plate 157 is capable of rendering the polarizations of the two replica pulses spatially dispersed obtained at the output of the birefringent crystal 154 parallel to each other so that they

soient adaptées pour être traitées par le dispositif d'extraction 30. are adapted to be processed by the extraction device 30.

Le fonctionnement du système 2 équipé du montage d'interférométrie 150 sera décrit ici en regard du procédé de la figure 6. Ce procédé est identique à celui décrit en regard de la figure 2, à l'exception du fait que les opérations 94 à 102 sont réalisées dans un ordre chronologique différent. En effet, lors de l'étape 92 de génération des motifs d'interférence, le dispositif de diffraction 152 réalise d'abord une opération 160 de dispersion spatiale de l'impulsion laser 12. Ensuite, le cristal biréfringent réalise, simultanément, une opération 162 de dédoublement de l'impulsion laser, une opération 164 d'introduction d'un décalage spatial ou géométrique et une opération 166 d'introduction d'un retard entre la première et la seconde The operation of the system 2 equipped with the interferometry assembly 150 will be described here with regard to the method of FIG. 6. This method is identical to that described with regard to FIG. 2, except for the fact that operations 94 to 102 are performed in a different chronological order. In fact, during the step 92 of generating interference patterns, the diffraction device 152 first performs an operation 160 of spatial dispersion of the laser pulse 12. Next, the birefringent crystal performs, simultaneously 162 for splitting the laser pulse, an operation 164 for introducing a spatial or geometric offset and an operation 166 for introducing a delay between the first and the second

impulsions répliques dispersées spatialement. spatially dispersed replica pulses.

Il est important de remarquer que l'introduction d'un retard entre les deux impulsions répliques n'est pas nécessaire. En effet, si aucun retard n'est introduit entre les deux impulsions répliques, les motifs d'interférence ne It is important to note that the introduction of a delay between the two replica pulses is not necessary. Indeed, if no delay is introduced between the two replica pulses, the interference patterns do not

comportent qu'une seule frange, telle que la frange 104. have only one fringe, such as fringe 104.

Toutefois, même si le motif d'interférence obtenu ne comporte qu'une seule frange, il est possible de reconstruire le profil de l'amplitude et de la phase en réalisant les mêmes opérations que celles décrites en regard de l'étape 120. L'introduction d'un retard et l'obtention de plusieurs franges n'est utile que pour accroître la précision des mesures, ainsi, même si le retard introduit lors de l'opération 166 n'est pas réglable ou est très petit, s'il ne modifie However, even if the interference pattern obtained has only one fringe, it is possible to reconstruct the profile of the amplitude and of the phase by carrying out the same operations as those described with regard to step 120. L 'introducing a delay and obtaining several fringes is only useful for increasing the accuracy of the measurements, thus, even if the delay introduced during operation 166 is not adjustable or is very small, s' it does modify

en rien le reste du procédé décrit. in no way the rest of the process described.

Dans ce mode de réalisation, à la sortie du cristal biréfringent 154, les composantes de fréquence de chaque impulsion réplique sont parallèles les unes par rapport aux autres et le décalage spatial introduit est ici un déplacement latéral des composantes de fréquence de la première impulsion In this embodiment, at the output of the birefringent crystal 154, the frequency components of each replica pulse are parallel with respect to each other and the spatial offset introduced here is a lateral displacement of the frequency components of the first pulse

réplique par rapport à celles de la seconde impulsion réplique. replica with respect to those of the second replica pulse.

En variante, le système de la figure 1 est adapté pour déterminer le profil temporel de l'amplitude et de la phase d'une impulsion d'énergie électromagnétique à analyser émise une seule fois par le générateur 4. Dans cette variante, l'impulsion porte est d'abord étalée spatialement avant d'entrer dans le cube séparateur 52 de manière à ce que l'ensemble des composantes de fréquence du signal 25, 25' soient multipliées à l'intérieur du cristal doubleur de fréquence 56 par les composantes de fréquence de l'impulsion porte. Cette opération d'étalement spatial accroît la section du faisceau de l'impulsion porte mais ne disperse pas les composantes de fréquence de cette impulsion. Ainsi, dans cette variante, aucune sélection spatiale de composantes de fréquence du signal 25, 25' n'est réalisée. De plus, dans cette variante, le détecteur 32 est remplacé par un réseau de détecteurs placés simultanément sur chacune des positions x. Ainsi, le détecteur est apte à enregistrer simultanément l'intensité des composantes de fréquence obtenue en sortie du réseau de diffraction 24, As a variant, the system of FIG. 1 is adapted to determine the time profile of the amplitude and of the phase of an electromagnetic energy pulse to be analyzed emitted only once by the generator 4. In this variant, the pulse door is first spread spatially before entering the separator cube 52 so that all of the frequency components of the signal 25, 25 'are multiplied inside the frequency doubling crystal 56 by the components of frequency of the door pulse. This spatial spreading operation increases the cross section of the beam of the gate pulse but does not disperse the frequency components of this pulse. Thus, in this variant, no spatial selection of frequency components of the signal 25, 25 'is made. In addition, in this variant, the detector 32 is replaced by a network of detectors placed simultaneously on each of the positions x. Thus, the detector is able to simultaneously record the intensity of the frequency components obtained at the output of the diffraction grating 24,

et cela uniquement pendant l'intervalle de temps dt de l'impulsion porte. and this only during the time interval dt of the gate pulse.

L'opération de calcul pour reconstruire le profil de l'amplitude et de la phase est The calculation operation to reconstruct the amplitude and phase profile is

identique à celle de l'étape 120.identical to that of step 120.

Claims

1. Method for determining the profile of the spectral or temporal phase of an electromagnetic energy pulse to be analyzed, comprising a step of establishing the profile of the spectral or temporal phase of the electromagnetic energy pulse to be analyzed from specific interference patterns as a function of phase variations with respect to the wavelength of the frequency components of the pulse to be analyzed, characterized: - in that it comprises a step (92) of generating said interference patterns from first and second spatially dispersed replica pulses of said electromagnetic energy pulse to be analyzed, said first and second spatially dispersed replica pulses each having: the same frequency spectrum in module; a profile of the phase identical to that of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; an amplitude profile identical, to within a multiplying coefficient, to the amplitude profile of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; 20. spatially dispersed frequency components propagating in space each following a different trajectory from the trajectories followed by the other spatially dispersed frequency components of the same replica pulse spatially dispersed; and - in that the generation step (92) includes an operation (100; 164) for introducing a relative spatial offset of the trajectories of the first and second replica pulses spatially dispersed, so that at least half of the trajectories of the frequency components of the first spatially dispersed replica pulse is confused with trajectories of the frequency components of the second spatially dispersed replica pulse, so as to superimpose on each of these common trajectories a first and a second component of different frequencies respectively from the first and second replica pulses spatially dispersed and generate on these trajectories

common said specific interference patterns.

2. Method according to claim 1, characterized in that the generation step (92) is also capable of producing first and second spatially dispersed replica pulses each having the same

spatial dispersion of the trajectories of the frequency components.

3. Method according to any one of the preceding claims,

characterized in that the generation step (92) is capable of producing a second replica pulse spatially dispersed identical to the first

replica pulse spatially dispersed.

4. Method according to any one of the preceding claims,

characterized: - in that the generation step comprises: a) an operation (94; 162) of splitting a received pulse so as to produce at output a first and a second replica pulses identical to the received pulse, b ) an operation (102; 160) of spatial dispersion of a received pulse so as to spatially offset with respect to each other, by a translation and / or a rotation, the respective trajectories of each of the frequency components of the pulse received, and - in that the operation performed first between the splitting operation (94; 162) and the dispersing operation (102; 160) is directly

applied to the electromagnetic energy pulse to be analyzed.

5. Method according to claim 4, characterized: - in that the dispersion operation (102) consists in orienting the frequency components of the received pulse according to trajectories as a function of the frequency and the angle of incidence of each frequency component on a device for dispersing the frequency components of the received pulse, and - in that the operation (100) of introducing a spatial offset consists in introducing an angular offset between the trajectories of the first and of the second replica pulses obtained at the end of operation a), so that the angles of incidence, on the device for dispersing the

first and second replica pulses, are different.

6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that the generation step (92) includes an operation (96) for introducing a time delay between the first and the second replica pulses

spatially dispersed.

7. Method according to claim 4, characterized in that the splitting operation (162) and the operation (164) of introducing a spatial offset

are performed simultaneously.

8. Method according to any one of the preceding claims,

characterized in that the establishment step is able to determine the profile of the spectral or temporal phase from the phase differential with respect to

the wavelength observed on each of the common trajectories.

9. Method according to claim 8, characterized in that the establishment step is capable of determining the profile of the phase from specific interference patterns, the spatio-temporal distribution of which is described by the equation I (xt ) = ll (x, t) +12 (x, t) +2. (11 (x, t). 12 (x, t)) 05. cos (2n. c AX /). t + (A. d4 / dd) (x)) o: - t is time, - x is a space coordinate identifying each common trajectory of the frequency components spatially dispersed and each value of which is associated with a frequency of the pulse to be analyzed, - I is the module squared of the amplitude of the interference pattern at point x and at time t, - 11 (xt) and 12 (xt) are, respectively, the modules squared amplitudes of the first and second replica pulses dispersed as a function of position x and time t, - c is the speed of light, - a; is the difference in wavelength on the common paths between the superimposed frequency components of the first and second dispersed replica pulses, - X is the average wavelength of the first or second dispersed replica pulses, - d / dX is the phase differential with respect to the wavelength of the frequency components of the pulse to be analyzed, - (x) indicates that the term (AX. dO / dX) is a function of position x.

10. Method according to any one of the preceding claims,

characterized in that the step of establishing the phase profile comprises: - an operation (110) for extracting a brief time range from the interference patterns produced by the generation step (92), this brief time range less than X2 / c. A, and - an operation (120) for reconstructing the profile of the spectral or temporal phase of the pulse to be analyzed only from the brief temporal range of the interference patterns extracted during the operation

extract a brief time range.

11. Method according to claim 10, characterized: - in that the step of establishing the profile of the phase comprises: - an operation (112) of extraction from a spatially confined range of interference patterns produced by l generation step, this spatially confined range corresponding to only part of the common trajectories, - an operation (114) for measuring and recording this only spatially confined range of interference patterns, and - in that the operations d of the spatially confined range and recording are repeated for each of the spatially confined ranges of interference patterns from which the operation (120) of reconstruction of the time profile of the phase of the pulse

to analyze is performed.

12. System for determining the profile of the spectral or temporal phase of a pulse (12) of electromagnetic energy to be analyzed, comprising a device (8) for establishing the profile of the spectral or temporal phase of the pulse of electromagnetic energy to be analyzed from specific interference patterns as a function of phase variations with respect to the wavelength of the frequency components of the pulse to be analyzed, characterized: - in that it includes an arrangement interferometry (6; 150) capable of generating said interference patterns from first and second spatially dispersed replica pulses (25, 25 ') of said electromagnetic energy pulse to be analyzed, said first and second spatially dispersed replica pulses each having: the same frequency spectrum in module; a profile of the phase identical to that of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; an amplitude profile identical, to within a multiplying coefficient, to the amplitude profile of said pulse of electromagnetic energy to be analyzed; 15. spatially dispersed frequency components propagating in space, each following a different trajectory from the trajectories followed by the other spatially dispersed frequency components of the same replica pulse spatially dispersed; and - in that the interferometry assembly (6; 150) comprises a device (22; 154) for introducing a relative spatial offset of the trajectories of the first and second replica pulses spatially dispersed, so that that at least half of the trajectories of the frequency components of the first spatially dispersed replica pulse (25) be confused with the trajectories of the frequency components of the second spatially dispersed replica pulse (25 '), so as to superimpose on each of these common trajectories a first and a second frequency components different from the first and second replica pulses spatially dispersed respectively and generate on these

common paths said specific interference patterns.

13. System according to claim 12, characterized: - in that the interferometry assembly (6; 150) comprises: a) a device (20; 154) for splitting a received pulse so as to produce a first output and a second replica pulse identical to the received pulse, b) a device (24; 152) for spatial dispersion of a received pulse so as to shift spatially with respect to each other, by translation and / or rotation, the respective trajectories of

each of the frequency components of the received pulse.

14. The system as claimed in claim 13, characterized: - in that the dispersion device (24) is capable of orienting the frequency components of the received pulse according to trajectories as a function of the frequency and the angle of incidence of each frequency component on this device (24) for dispersing the frequency components of the received pulse, and - in that the device (22) for introducing a spatial offset is capable of introducing an angular offset between the paths of the first and second replica pulses obtained at the output of the splitting device (20) so that the angles of incidence, on the device (24) of dispersion of the first and second pulses

aftershocks, be different.

15. System according to claim 13 or 14, characterized in that the interferometry assembly (6) comprises a device (20) for introducing a time delay between the first and the second replica pulses

spatially dispersed.

16. System according to claim 15, characterized in that the device for splitting a pulse and the device for introducing a

delay are formed from the same interferometer (20).

17. System according to claim 13, characterized in that the splitting device and the device for introducing a spatial offset

are formed from the same birefringent crystal (154).

18. System according to any one of claims 12 to 17,

characterized in that the device (8) for establishing the profile of the spectral or temporal phase comprises: - a unit (30) for extracting a brief temporal range of the interference patterns produced by the interferometry assembly ( 6; 150) this brief time range having a duration of less than? 2 / cA, and - a unit (34) for reconstructing the profile of the spectral or time phase of the pulse to be analyzed solely from the brief time range of the interference patterns extracted by the unit (30) for extracting a

brief time range.

19. The system as claimed in claim 18, characterized in that the device (8) for establishing the phase profile comprises: - a unit (30) for extracting a spatially confined range from the interference patterns produced by the interferometry assembly (6; 150), this spatially confined range corresponding to only part of the common trajectories, - a detector (32) capable of measuring and recording this single range

spatially confined interference patterns.