FR2930851A1 - Dispositif d'amplication d'impulsions lumineuses ultra-breves de forte energie - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie comprenant un générateur (1), un premier moyen d'amplification/étirement temporel (2) comportant un moyen d'étirement temporel (3), un amplificateur régénérateur (4), un amplificateur multi-passage (5) et un compresseur (6).Selon l'invention, le dispositif comprend un deuxième moyen d'amplification/étirement temporel (11) disposé en sortie du générateur (1), amplifiant et étirant temporellement les impulsions lumineuses initiales (7) de façon à générer des impulsions amplifiées et étirées temporellement (13) et un moyen de filtrage (12) disposé entre le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel (11) et l'ensemble d'amplification (2), bloquant les signaux lumineux de faible amplitude (14) des impulsions amplifiées et étirées temporellement (13).

Description

La présente invention concerne un dispositif d'amélioration du rapport signal/bruit lors de l'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie. On entend par impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie, des impulsions lumineuses plus courtes que la picoseconde (1 ps = 10-12s) ayant des énergies de l'ordre du nanojoule (10-9 Joules). Depuis la réalisation par Ippen et Shank en 1974 [Appt. Phys. Letters; 24, (1974) 373] du premier laser émettant des impulsions plus courtes que la picoseconde, la durée des impulsions laser n'a cessé de diminuer. Les lasers qui génèrent des impulsions dont la durée est inférieure à la picoseconde sont dénommés "Lasers ultrabrefs". Les impulsions ultrabrèves générées permettent l'étude temporelle de la dynamique de processus ultrarapides (inférieur à 10-10 s ) jusqu'alors inaccessibles à la plupart des détecteurs. Avec ces sources de lumière ultrabrève, de nouveaux champs d'investigations et d'applications s'ouvrent comme dans les processus de fragmentation et/ou désorption de molécules adsorbées, la métrologie, etc. Pour certaines de ces applications, il est nécessaire d'amplifier les impulsions ultrabrèves de forte énergie afin d'obtenir des puissances crêtes E/At (avec E l'énergie en Joules et At la durée de l'impulsion en picosecondes) pouvant atteindre plusieurs dizaines de Terawatt, produisant lorsque le faisceau est focalisé sur une cible, des intensités lumineuses supérieures à 1017 Watt/cm2. De telles amplifications sont réalisées par des amplificateurs optiques (ou amplificateurs lasers). Ils sont généralement composés d'un gaz, d'un solide ou d'un liquide contenant un atome actif qui est électroniquement excité au moyen d'énergie lumineuse (photon) ou électrique (électron). L'amplification de la lumière est obtenue par une désexcitation stimulée de cet atome. On connaît des milieux amplificateurs à base d'ions terre rare (Ytterbium (Yb), Néodyme (Nd),..) constituant le milieu actif qui est associé à une matrice de verre ou YAG (Y3AI5O12). On connaît aussi les amplificateurs Ti-Saphir multipassages. Il est difficile, voire impossible, d'amplifier directement des impulsions ultrabrèves à des niveaux d'énergie élevés. La forte puissance crête d'une impulsion ultrabrève de forte énergie conduirait à un endommagement quasi-certain des éléments optiques à l'intérieur de la cavité des amplificateurs.

Pour résoudre ce problème, on connaît la méthode couramment employée qui est celle de l'Amplification à Dérive de Fréquence dite CPA ( Chirped Pulse Amplification ) dont le dispositif comportant un premier moyen d'étirement/amplification 2 est représenté sur la figure 1.

Les impulsions lumineuses initiales de forte énergie 7 générées par un générateur 1 sont temporellement étirées par un moyen d'étirement temporel 3 ( Stretcher ) jusqu'à des durées comprises entre quelques dizaines de picosecondes et quelques nanosecondes. On obtient des impulsions lumineuses étirées temporellement 8 qui peuvent être ensuite amplifiées par un amplificateur régénérateur 4 et un amplificateur multi-passage 5 sans risques de détérioration de ces derniers. Les impulsions lumineuses amplifiées 9 subissent ensuite une opération inverse de compression temporelle par un compresseur 6, qui génère des impulsions lumineuses compressées 10 présentant une durée proche de la durée initiale.

Cette technique permet ainsi d'atteindre des impulsions lumineuses ayant des puissances crêtes considérables (plusieurs centaines de Terawatt). On pourra noter que les caractéristiques spectrales des impulsions ne sont en principe pas affectées par la technique ci-dessus. La difficulté est d'obtenir en sortie du compresseur uniquement les impulsions souhaitées, c'est-à-dire celles de plus hautes amplitudes, avec un rapport Signal à Bruit et un contraste très élevés. Comme dit précédemment certaines impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie présentent des puissances crêtes E/At pouvant atteindre plusieurs centaines de Terawatt. Lorsque le faisceau laser est focalisé sur une cible à des intensités lumineuses supérieures à 10 " Watt/cm2, des signaux parasites de faible amplitude (106 fois plus petits que les impulsions par exemple) entraînent des intensités lumineuses considérables susceptibles d'engager des processus physiques perturbant grandement l'interaction faisceau/matière.

Il est donc nécessaire de garantir un rapport Signal à Bruit ou contraste aussi élevé que possible. La recherche d'une amélioration du contraste est donc permanente, et les résultats plafonnent actuellement à 10' :1 ou 108 :1. Le contraste, demandé par les utilisateurs de laser, doit pouvoir atteindre plus de 10'0 1 On connaît des composants actifs tels que des cellules électro-optiques agissant comme des portes optiques à ouverture rapide qui ne laissent passer que les signaux lumineux d'amplitude élevée, mais les temps d'ouverture et de fermeture de ces cellules sont de quelques centaines de picosecondes, et ne permettent donc pas d'éliminer de part et d'autre de l'impulsion le bruit lumineux apporté par l'émission spontanée ou ASE (pour Amplified Spontaneous Emission). L'objectif de la présente invention est donc de proposer un dispositif pouvant s'intégrer dans une chaîne d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie, permettant d'obtenir des contrastes élevés supérieurs à 108:1 et pouvant atteindre plus de 1014 :1.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie comprenant : - un générateur délivrant des impulsions lumineuses initiales ultrabrèves de forte énergie, - un premier moyen d'amplification/étirement temporel comportant : o un moyen d'étirement temporel apte à étirer temporellement des impulsions lumineuses de façon à générer des impulsions lumineuses étirées temporellement, o un amplificateur régénérateur pré-amplifiant les impulsions lumineuses étirées temporellement de façon à générer des impulsions lumineuses étirées et pré-amplifiées, o un amplificateur multi-passage amplifiant les impulsions lumineuses étirées et pré-amplifiées de façon à générer des impulsions amplifiées, o un compresseur compressant temporellement les impulsions amplifiées de façon à générer des impulsions compressées présentant une durée proche de celle des impulsions lumineuses initiales. Selon l'invention, le dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie comprend : o un deuxième moyen d'amplification/étirement temporel, disposé en sortie du générateur, apte à amplifier et étirer temporellement des impulsions lumineuses de façon à générer des impulsions lumineuses étirées temporellement, et - un premier moyen de filtrage disposé entre le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel et le premier moyen d'amplification/ étirement temporel, apte à bloquer les signaux lumineux de faible amplitude des impulsions amplifiées et étirées temporellement. Dans différents modes de réalisation possibles, la présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles : - le premier moyen de filtrage comporte un composant passif, - le composant passif comporte au moins un matériau absorbant saturable, - le matériau absorbant saturable est choisi parmi un verre dopé au CdSe, CdTe, ou CdSeTe ou une cellule de colorant organique liquide comprenant du C29H33N21 (ou HITC), - le dispositif comprend un deuxième moyen de compression, disposé après le premier moyen de filtrage, et un second moyen de filtrage disposé après le deuxième moyen de compression, - le second moyen de filtrage comporte un cristal non-linéaire apte à transférer une partie de l'énergie des impulsions compressées dans une polarisation croisée (XPW) et un polariseur apte à filtrer ladite polarisation, - le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel est un amplificateur multi-passage, - l'amplificateur multi-passage comprend un élément dispersif, - l'élément dispersif est un cristal de TeO2. - le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel est amplificateur à dérive de fréquence.

L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente un dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie selon l'art antérieur ; - la figure 2 représente un dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 représente deux graphiques A) et B) permettant de comparer deux impulsions lumineuses ultrabrèves, l'une obtenue avec un dispositif d'amplification selon l'art antérieur et l'autre avec un dispositif d'amplification selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 représente un second mode de réalisation de l'invention. La figure 2 représente un dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie comprenant un générateur 1 délivrant des impulsions lumineuses initiales 7 ultrabrèves de forte énergie. Ces impulsions lumineuses initiales 7 ont généralement une durée de quelques femtosecondes. Elles peuvent également être de l'ordre de la picoseconde. Elles comprennent généralement des signaux parasites de faible amplitude 14 formant du bruit. Selon le mode de réalisation de l'invention représenté figure 2, le dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie comprend un deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11 disposé en sortie du générateur 1. Il permet d'amplifier et d'étirer temporellement les impulsions lumineuses initiales 7 de quelques picosecondes. Le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11 peut être un amplificateur multi-passage comprenant un cristal Ti-Saphir. Dans ce mode de réalisation, l'amplificateur multi-passage comprend également un élément dispersif. La traversée successive des impulsions lumineuses dans cet amplificateur multi-passage assure par dispersion temporelle dans l'élément dispersif un étirement temporel. On obtient des impulsions amplifiées et étirées temporellement 13 de l'ordre de quelques picosecondes avec des énergies de quelques microjoules à 200 microjoules. Le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11 peut être un dispositif utilisant la méthode d'amplification à dérive de fréquence dite CPA telle que décrite précédemment. Les impulsions amplifiées et étirées temporellement 13 présentent également des signaux parasites de faible amplitude 14. Pour les éliminer, on dispose un moyen de filtrage 12 entre le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11 et le premier moyen d'amplification/étirement temporel 2. Il permet de bloquer les signaux parasites de faible amplitude 14 des impulsions amplifiées et étirées temporellement 13. Ce moyen de filtrage 12 peut comprendre un composant passif spécifique tel un matériau absorbant saturable qui agit comme une porte temporelle et spectrale dont l'ouverture est actionnée en fonction de l'intensité lumineuse reçue. On peut citer comme matériau susceptible de jouer le rôle d'absorbant saturable, le verre dopé au CdSe, CdTe, ou CdSeTe, commercialement connu sous le nom de filtre passe haut RG (RG850, RG1000,...), ou encore une cellule de colorant organique liquide tel que C29H33N21 (ou HITC). On comprend par composant passif tout composant ne nécessitant pas de source d'énergie autre que celle des impulsions amplifiées et étirées temporellement 13. L'absorbant saturable est un matériau composé d'atomes qui possèdent plusieurs niveaux d'énergie. Dans le régime d'absorption linéaire, en absorbant l'énergie qui lui est fournie par les impulsions amplifiées et étirées temporellement 13, les atomes sont excités vers des niveaux d'énergies supérieurs. A partir d'une certaine fluence, dite fluence de saturation, les niveaux d'énergie supérieurs sont tous peuplés et le matériau devient transparent. Au dessous d'un certain niveau d'énergie, cette quantité d'énergie est absorbée et les signaux parasites de faible amplitude 14 correspondant au bruit ne passent plus. Seules les amplitudes élevées des impulsions amplifiées et étirées temporellement 13 correspondant aux plus fortes énergies sont transmises par le matériau absorbant saturable. Les matériaux absorbants saturables permettent ainsi d'augmenter le contraste des impulsions qui peut atteindre plus de 1010. Des exemples seront donnés plus loin. Tout composant passif présentant cette propriété (absorption/saturation) est susceptible de fonctionner. Le composant passif peut comprendre plusieurs matériaux absorbants saturables placés les uns à la suite des autres de façon à améliorer le contraste. L'énergie des impulsions amplifiées et étirées temporellement 13 arrivant sur le matériau absorbant saturable doit être suffisamment élevée pour atteindre la fluence ou l'intensité de saturation (environ 109 W/cm2) et ensuite l' actionner . Dans les conditions usuelles on estime l'énergie nécessaire à au moins 10 J. L'intensité crête de ces impulsions doit être suffisamment faible pour ne pas endommager le matériau absorbant saturable. C'est pourquoi les impulsions lumineuses initiales 7 sont amplifiées et étirées temporellement par le premier moyen d'amplification/étirement temporel 11, avant d'arriver sur le moyen de filtrage 12. En effet, l'étape d'amplification des impulsions permet d'obtenir une énergie suffisamment élevée pour qu'elle puisse actionner le matériau absorbant saturable. Et l'étape d'étirement temporel permet d'augmenter le At et donc de diminuer la puissance crête E/At, et l'intensité crête pour ne pas endommager le matériau absorbant saturable. Le passage des impulsions dans le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11 et le moyen de filtrage 12 n'implique pas d'effets non linéaires sur le spectre, et donc n'affecte pas le spectre. On obtient des impulsions filtrées 15 ayant les mêmes caractéristiques que les impulsions amplifiées et étirées temporellement 13, c'est-à-dire une durée de quelques picosecondes et des énergies supérieures à 1 microjoule. Les impulsions lumineuses filtrées 15 arrivent ensuite sur le premier moyen d'amplification/étirement temporel 2. Ces impulsions lumineuses filtrées 15 sont temporellement étirées par un moyen d'étirement temporel 3 ( Stretcher ) jusqu'à des durées comprises entre quelques dizaines de picosecondes et quelques nanosecondes. On obtient des impulsions lumineuses étirées temporellement 16 qui peuvent être ensuite amplifiées par un amplificateur régénérateur 4 et un amplificateur multipassage 5 sans risques de détérioration de ces derniers. On obtient des impulsions lumineuses étirées temporellement et amplifiées 17 présentant des durées comprises entre quelques dizaines de picosecondes et quelques nanosecondes et des énergies comprises entre 1 mJ et plusieurs J. Les impulsions lumineuses étirées temporellement et amplifiées 17 subissent ensuite une opération inverse de compression temporelle par un compresseur 6, qui génère des impulsions lumineuses compressées 18 présentant une durée proche de la durée initiale (quelques femtosecondes), une énergie supérieure au millijoule et un contraste meilleur que 108. La figure 3 représente un comparatif entre une impulsion lumineuse 21 obtenue avec un dispositif d'amplification selon l'art antérieur et une impulsion lumineuse 22 obtenue avec un dispositif d'amplification selon un mode de réalisation de l'invention.

Pour cet exemple, les impulsions lumineuses initiales 7 sont délivrées par le générateur 1 à une fréquence de 80 MHz et présentent une durée inférieure à 30 fs et une énergie inférieure à 5 nJ. Le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11 disposé en sortie du générateur 1 est un amplificateur Ti-Saphir multi-passage comprenant au moins un élément dispersif. La traversée successive des impulsions lumineuses initiales 7 dans cet amplificateur entraîne, par dispersion temporelle, un étirement de quelques picosecondes de ces impulsions. On obtient en sortie des impulsions amplifiées et étirées temporellement 13 présentant une énergie de 10 J, une durée de quelques picosecondes et une fréquence de 10 Hz (sélection électro-optique).

Ces impulsions amplifiées et étirées temporellement 13 traversent ensuite le moyen de filtrage 12 comprenant un matériau absorbant saturable RG850. Il en ressort des impulsions filtrées 15 présentant une énergie de 5 J, une durée de quelques picosecondes, une fréquence de 10 Hz et ne présentant que très peu de signaux parasites de faible amplitude 14.

Les impulsions filtrées 15 en sortie du matériau absorbant saturable sont ensuite étirées temporellement par le moyen d'étirement temporel 3. On obtient en sortie des impulsions lumineuses étirées temporellement 16 présentant une énergie de 1 J, une durée d'environ 500 ps et une fréquence de 10 Hz. Ces impulsions lumineuses étirées temporellement 16 sont préamplifiées par un amplificateur régénérateur 4. On obtient en sortie des impulsions lumineuses étirées et pré-amplifiées 20 présentant une énergie de 500 J à 2 mJ, une durée de 500 ps et une fréquence de 10 Hz. Les impulsions lumineuses étirées et pré-amplifiées 20 sont ensuite amplifiées par un amplificateur multi-passage 5. On obtient en sortie des impulsions amplifiées 17 présentant une énergie supérieure à 20 mJ, une durée de 500 ps et une fréquence de 10 Hz. Ces impulsions amplifiées 17 sont compressées temporellement par un compresseur 6. On obtient en sortie des impulsions compressées 18 présentant une durée proche de celle des impulsions lumineuses initiales 7, c'est-à-dire environ 30 fs, une énergie de 20 mJ et une fréquence de 10 Hz. Les mesures de contraste sont effectuées en sortie du compresseur 6 par un autocorrélateur du troisième ordre SEQUOIA. On obtient un contraste d'environ 1010 comme le montre le graphique de la figure 3.

Sur la figure 3 A), on a représenté une impulsion 21 obtenue à partir d'un dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses de l'art antérieur décrit sur la figure 1, ne comprenant pas de moyen de filtrage 12 ni de second moyen d'amplification/étirement temporel 11. On a représenté sur la figure 3 B) une impulsion 22 extraite des impulsions compressées 18 qui ont été filtrées avec un matériau absorbant saturable selon un mode de réalisation de l'invention.

Les intensités normalisées (a.u.) de ces impulsions 21 et 22 sont représentées en fonction du temps (picosecondes). Elles présentent la même fréquence (10 Hz), la même durée. L'intensité de l'impulsion 22 filtrée avec un matériau absorbant saturable (1010 a.u.) est supérieure à celle de l'impulsion 21 non filtrée avec un matériau absorbant saturable (environ 1,5 106 a.u.). Le contraste de l'impulsion 22 filtrée avec un matériau absorbant saturable (1010) est également supérieur à celui de l'impulsion 21 non filtrée avec un matériau absorbant saturable (environ 1,5 .106).

Le tableau comparatif suivant donne des valeurs de contraste obtenues dans les mêmes conditions que celles de l'impulsion 22 filtrée avec un matériau absorbant saturable (AS) et des valeurs de contraste obtenues dans les mêmes conditions que celles de l'impulsion 21 sans matériau absorbant saturable, pour des durées d'impulsions différentes : Durée 150 ps 30 ps 5 ps Sans mx AS 107 108 5.106 Avec mx AS 3.1011 5.1010 5.106 Dans un second mode de réalisation de l'invention, le moyen de filtrage 12 peut combiner divers moyens de filtrage connus. Comme indiqué précédemment, le moyen de filtrage 12 peut-être composé d'un ou plusieurs absorbants saturables en série de façon à augmenter l'effet de filtrage et par conséquent, le contraste, mais cette amélioration sera limitée par l'énergie minimale d'attaque des absorbants saturables et la transmission de ces absorbants (50% max.). Dans le cadre de la présente variante à l'invention, le contraste peut-être encore augmenté si on combine le moyen de filtrage par absorbant saturable 12 avec un second moyen de compression 23 suivi d'un second moyen de filtrage dit non-linéaire 24. Cette variante permet d'augmenter le contraste de 3 ordres de grandeur ou plus. Le moyen de filtrage non-linéaire 24 requiert des éclairements de l'ordre de 1012 W/cm2. Il est alors indispensable qu'après le moyen de filtrage par absorbant saturable 12, on insère un 2ème moyen de compression 23 pour atteindre les éclairements voulus. La figure 4 décrit le principe du second mode de réalisation de l'invention. Selon ce second mode de réalisation de l'invention, le moyen de filtrage non-linéaire utilise la méthode dite de génération de polarisation croisée (XPW pour Cross Polarized Wave ) dans un cristal non-linéaire [Minkovski et coll. J. Cpt. Soc. Am. B, vol 21, n°9, 1659-1664, 2004]. Tout comme l'absorbant saturable est un filtre en énergie, la génération de polarisation croisée agit comme un filtre en polarisation. Au-delà d'un éclairement donné, l'énergie d'une onde électromagnétique incidente polarisée rectilignement est transférée sur la polarisation orthogonale. De fait, la partie ASE d'une impulsion courte, qui ne contribue pas aux forts éclairements, est donc polarisée orthogonalement par rapport à l'impulsion principale. L'ASE peut donc être finalement filtrée grâce à un polariseur. Ce phénomène est induit dans un cristal non linéaire de symétrie cubique lorsqu'il est soumis à de forts éclairements. C'est une propriété physique intrinsèque du cristal non linéaire, qui est à l'origine de ce phénomène, nommément le tenseur de susceptibilité d'ordre 3 noté ici chi3 . Le phénomène de génération de polarisation orthogonale fait partie de la même famille que les phénomènes biens connus dans le domaine des lasers ultra brefs que sont, l'auto focalisation ou encore l'auto modulation de phase : tous sont induits par le chi3 . Il est à noter que selon l'invention, on n'utilise qu'un seul cristal non linéaire et l'impulsion incidente ne traverse ce cristal qu'une seule fois. L'éclairement de l'onde sortante de dispositif de filtrage, noté Ixpw est proportionnel à l'éclairement de l'onde incidente élevée à la puissance 3, soit 131R .On peut citer comme cristal non linéaire susceptible d'agir comme moyen de filtrage, le cristal de BaF2 dans la coupe cristallographique [101], ou YVO4 dans la coupe cristallographique [001]. Selon ce mode de réalisation de l'invention représenté figure 4, le générateur 1 fournit des impulsions de forte énergie 7 inférieure à 20 nJ et de durée inférieure à 40 fs. Ces impulsions sont temporellement étirées et amplifiées au moyen d'un deuxième moyen d'amplification/étirement temporel 11. Le 2ème moyen d'amplification/étirement temporel 11 comprend selon l'invention, soit un étireur d'impulsions, soit un matériau dont le pouvoir dispersif est suffisant pour assurer un étirement compatible avec les seuils de dommage des composants optiques. L'étirement est suivi de l'amplification au moyen d'un amplificateur multipassage ou d'un amplificateur régénératif. Les passages successifs dans les divers composants optiques assurent un étirement complémentaire. Les impulsions 13 obtenues en sortie du 2ème moyen d'amplification/étirement temporel 11 ont une énergie de 10 à 200 J et une durée de quelques picosecondes. Les impulsions 13 sont filtrées par le moyen de filtrage à absorbant saturable 12. Les impulsions 15 issues du moyen de filtrage 12 sont compressées temporellement au moyen d'un 2ème moyen de compression 23. Le moyen de compression 6, 23 comprend soit un système à prismes, soit une combinaison d'un système à prismes et réseaux. Les impulsions 19 re-comprimées ont une durée proche de la durée initiale soit moins de 40 fs, et sont injectées grâce à un système optique de focalisation dans le moyen de filtrage non linéaire 24. Le rendement du processus de filtrage est de 10% et l'amélioration du contraste ASE attendu, qui dépend fortement du taux d'extinction du polariseur placé après le moyen de filtrage 24, est supérieur à 103. Les impulsions obtenues 26 ont une énergie de quelques microjoules, une durée inférieure à 30 femtosecondes, et un contraste 3 à 4 ordres de grandeur plus élevé que les impulsions initiales 19 issues du 1 er moyen de filtrage 12.

Après le second moyen de filtrage 24, le principe d'amplification 2 est inchangé Selon l'art antérieur, les systèmes laser amplifiés, ont des contrastes typiques d'environ 106. Le second mode de réalisation, le contraste ASE permet d'atteindre des niveaux de contraste de 1013-1014.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses ultrabrèves de forte énergie comprenant : - un générateur (1) délivrant des impulsions lumineuses initiales (7) ultrabrèves de forte énergie, - un premier moyen d'amplification/étirement temporel (2) comportant : o un moyen d'étirement temporel (3) apte à étirer temporellement des impulsions lumineuses de façon à générer des impulsions lumineuses étirées temporellement (8, 16), o un amplificateur régénérateur (4) pré-amplifiant les impulsions lumineuses étirées temporellement (8, 16) de façon à générer des impulsions lumineuses étirées et pré-amplifiées (19, 20), o un amplificateur multi-passage (5) amplifiant les impulsions lumineuses étirées et pré-amplifiées (19, 20) de façon à générer des impulsions amplifiées (9, 17), o un compresseur (6) compressant temporellement les impulsions amplifiées (9, 17) de façon à générer des impulsions compressées (10, 18) présentant une durée proche de celle des impulsions lumineuses initiales (7), caractérisé en ce qu'il comprend : - un deuxième moyen d'amplification/étirement temporel (11) disposé en sortie du générateur (1), apte à amplifier et étirer temporellement les impulsions lumineuses initiales (7) de façon à générer des impulsions amplifiées et étirées temporellement (13), et - un premier moyen de filtrage (12) disposé entre le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel (11) et le premier moyen d'amplification/étirement temporel (2), apte à bloquer les signaux lumineux de faible amplitude (14) des impulsions amplifiées et étirées temporellement (13).
2. 2. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de filtrage (12) comporte un composant passif.
3. 3. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon la revendication2, caractérisé en ce que le composant passif comporte au moins un matériau absorbant saturable.
4. 4. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau absorbant saturable est choisi parmi un verre dopé au CdSe, CdTe, ou CdSeTe ou une cellule de colorant organique liquide comprenant du C29H33N21 (ou HITC).
5. 5. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième moyen de compression (23), disposé après le premier moyen de filtrage (12), et un second moyen de filtrage (24) disposé après le deuxième moyen de compression (23).
6. 6. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second moyen de filtrage (24) comporte un cristal non-linéaire apte à transférer une partie de l'énergie des impulsions compressées 19 dans une polarisation croisée (XPW) et un polariseur apte à filtrer ladite polarisation.
7. 7. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le deuxième moyen d'amplification/étirement temporel (11) est un amplificateur multipassage.
8. 8. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'amplificateur multi-passage comprend un élément dispersif. 30
9. 9. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément dispersif est un cristal de TeO2.
10. 10. Dispositif d'amplification d'impulsions lumineuses selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le deuxième moyen 35 d'amplification/étirement temporel (11) est un amplificateur à dérive de fréquence.25