FR2963707A1 - Dispositif d'amplification a derive de frequence pour un laser impulsionel - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'amplification à dérive de fréquence pour un laser impulsionel, comprenant successivement : - un étireur (2) apte à étirer temporellement une impulsion laser incidente (91) ; - au moins un milieu amplificateur (3, 4) apte à amplifier l'impulsion laser étirée (92) ; - un compresseur (7) apte à compresser temporellement l'impulsion laser étirée et amplifiée (95) ; dans lequel le compresseur (7) comprend, selon l'invention, un milieu amplificateur (8), de façon à amplifier l'impulsion laser partiellement compressée temporellement.

Description

"Dispositif d'amplification à dérive de fréquence pour un laser impulsionel"

1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'amplification à dérive de fréquence pour un laser impulsionel intense, utilisant la technologie dite d'amplification à dérive de fréquence. Cette technologie sert à produire des impulsions laser de très faible durée, par exemple de l'ordre de quelques femtosecondes, et de très forte puissance de crête. 2. Art antérieur Les lasers impulsionnels, ou lasers à impulsions, permettent d'atteindre de grandes puissances instantanées pendant une durée très brève, de l'ordre de quelques picosecondes (10-12s) ou de quelques femtosecondes (10-15s). Dans ces lasers, une impulsion laser ultra-brève est générée dans un oscillateur avant d'être amplifiée dans un milieu amplificateur. L'impulsion laser initialement produite, même de faible énergie, engendre une grande puissance instantanée puisque l'énergie de l'impulsion est délivrée en un temps extrêmement bref. Pour permettre l'augmentation de l'énergie de l'impulsion laser sans que la puissance instantanée très élevée ne génère des effets non linéaires, il a été imaginé d'étirer temporellement l'impulsion avant son amplification, puis de la recompresser après son amplification. Les puissances instantanées mises en oeuvre dans le milieu amplificateur peuvent ainsi être diminuées. Cette méthode appelée « amplification à dérive de fréquences » (souvent désignée « CPA », de l'anglais "Chirped Pulses Amplification"), permet d'augmenter la durée d'une impulsion d'un facteur de l'ordre de 103 à 105, puis de la recompresser afin qu'elle retrouve sa durée initiale.

Cette méthode « CPA », décrite dans l'article de D. Strickland et G. Mourou, "Compression of amplified chirped optical pulses," (Opt. Commun. 56, 219-221 - 1985) utilise une décomposition spectrale de l'impulsion, permettant d'imposer un trajet d'une longueur différente aux différentes longueurs d'ondes pour les décaler temporellement. La figure 1 représente de façon schématique l'amplification d'une impulsion laser par cette méthode 10 amplification à dérive de fréquences. Un oscillateur 1 émet une impulsion laser 91, appelée impulsion d'entrée, de très faible durée AT, par exemple de 10 femtosecondes, et de relativement faible énergie E, par exemple de l'ordre de quelques nanojoules. 15 Cette impulsion d'entrée 91 passe par un étireur 2 qui répartie dans le temps les différentes composantes spectrales en fonction de leur longueur d'onde. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour réaliser l'étireur 2. 20 La figure 3 représente ainsi l'agencement d'un étireur 2 mettant en oeuvre des réseaux de diffraction réfléchissant les rayons lumineux incidents avec une orientation différente selon la longueur d'ondes. La structure d'un tel étireur est notamment décrite dans 25 l'article de O.E. Martinez, "3000 times grating compressor with positive group velocity dispersion: application to fiber compensation in 1.3-1.6 µm region." (IEEE Journal of quantum Electronics, Vol. qe-23, p. 59, 1987.) 30 L'impulsion d'entrée 91 est envoyée sur un premier réseau 21 qui la disperse spectralement. A titre illustratif, trois rayons 911, 913 et 912 correspondants respectivement à deux composantes spectrales de longueurs d'ondes extrêmes de l'impulsion 91 et à une composante 35 spectrale de longueur d'ondes médiane, sont représentés sur la figure 3.

Le faisceau composé par les composantes spectrales, notamment 911, 912 et 913, composant l'impulsion laser, traverse ensuite un système optique 22 ayant pour effet de faire converger ces différentes composantes optiques.

Le système optique 22 présente un premier point focal F1 placé à l'arrière du réseau 21 et un second point focal F'l placé à l'arrière d'un second réseau 23, placé à la même distance du foyer F'l que le réseau 21 du foyer F1. Les différentes composantes spectrales de l'impulsion laser, notamment 911, 912 et 913, sont renvoyées par ce second réseau 23 parallèlement les unes aux autres et étalées spatialement, vers un troisième réseau 24, symétrique du réseau 23, qui disperse l'impulsion vers le système optique 25, symétrique du système optique 22. Ce système optique 25 présentant les points focaux F2 et F'2 focalise toutes les composantes spectrales, notamment 911, 912 et 913 sur un même point d'un quatrième réseau 26, symétrique du réseau 21, qui renvoie toutes les composantes spectrales dans une même direction pour former une nouvelle impulsion laser 92. Les sous-ensembles formés d'une part par le réseau 21, le système optique 22 et le réseau 23 et, d'autre part, par le réseau 24, le système optique 25 et le réseau 26, sont symétriques l'un de l'autre. Il est donc possible, selon un mode de réalisation usuel, de n'utiliser qu'un seul de ces sous-ensembles pour former l'étireur en plaçant un dièdre de repli entre les réseaux 23 et 24. Les réseaux 21 et 23 et le système optique 22 peuvent alors exercer respectivement le rôle des réseaux 26 et 24 et du système optique 25. Les différentes composantes spectrales, notamment 911, 912 et 913, formant l'impulsion d'entrée 91 ne parcourent pas le même trajet dans l'étireur 2. En fonction de la construction de cet étireur 2, les composantes de longueur d'onde plus courte peuvent ainsi parcourir un trajet plus long, ou au contraire moins long, que les composantes de longueur d'onde plus élevée.

Cette différence de longueur de trajet entraine un décalage temporel des composantes spectrales en fonction de leur longueur d'onde dans l'impulsion 92, qui est appelée impulsion étirée.

Cette impulsion étirée 92 présente en conséquence une durée plus importante que la durée AT de l'impulsion d'entrée 91, pouvant être par exemple de l'ordre de 105 AT. Cette plus grande durée entraine une diminution très importante de la puissance instantanée de cette impulsion 92 par rapport à celle de l'impulsion d'entrée 91, ce qui permet son amplification dans de meilleures conditions Il est à noter que les différents réseaux de diffraction 21, 23, 24 et 26 composant l'étireur 2 présentent chacun un rendement énergétique dans l'ordre dispersif limité. Le passage de l'impulsion d'entrée 91 par ces quatre réseaux entraine donc une perte d'énergie importante. Une autre méthode utilisée pour étirer des impulsions laser est la propagation de ces impulsions dans des fibres optiques sur de longues distances. La dispersion de vitesse de groupe des composantes spectrales de l'impulsion dans le matériau au coeur de la fibre permet d'obtenir l'allongement temporel souhaité. Cette solution est utilisée de préférence pour les impulsions relativement longues. En effet, lors de la compression par un système de compression mettant en oeuvre des réseaux de diffraction d'une impulsion très courte ainsi étirée, des aberrations dues aux lois de dispersion différentes des réseaux et des fibres optiques peuvent apparaître. Encore une autre méthode d'étirement connue consiste en un réseau de diffraction de Bragg réalisé dans un matériau photosensible, dont le pas n'est pas constant selon l'épaisseur. Les différentes composantes spectrales de l'impulsion laser sont alors réfléchies à différentes profondeurs, ce qui crée un retard de certaines des composantes spectrales par rapport à d'autres et étire ainsi l'impulsion. Une telle méthode est notamment décrite dans l'articles de Vadim Smirnov, Emilie Flecher, Leonid Glebov, Kai-Hsiu Liao, et Almantas Galvanauskas, « Chirped bulk Bragg gratings in PTR glass for ultrashort pulse stretching and compression » (Proceedings of Solid State and Diode Lasers Technical Review. Los Angeles 2005, SS2-1.).

L'impulsion étirée 92 sortant de l'étireur 2 est ensuite amplifiée à l'aide de milieux amplificateurs classiques, qui augmentent sa puissance. A titre d'exemple, trois milieux amplificateurs sont représentés sur la figure 1.

Le premier milieu amplificateur 3 augmente la puissance de l'impulsion étirée 92 jusqu'à lui conférer une énergie de l'ordre de 106 fois l'énergie E de l'impulsion incidente 91, par exemple de quelques milijoules.

Le deuxième milieu amplificateur 4 et le troisième milieu amplificateur 5 augmentent chacun la puissance de l'impulsion laser de telle sorte que l'impulsion étirée amplifiée 93 présente une énergie de l'ordre de 101° fois l'énergie E de l'impulsion d'entrée 91, par exemple de 25 joules. Bien que l'impulsion présente une énergie relativement importante, sa durée est relativement longue, ce qui fait que sa puissance de crête est suffisamment faible pour éviter les effets non linéaires dans les milieux amplificateurs 3, 4 et 5. Il est à noter que l'amplification dans les amplificateurs 3, 4 et 5 nécessite un apport d'énergie de pompage important dans ces amplificateurs. En effet, l'énergie gagnée par l'impulsion laser lors de son passage dans un milieu amplificateur ne correspond qu'à environ 45% de l'énergie de pompage fournie à ce milieu amplificateur.

Le milieu amplificateur utilisé est le plus souvent un milieu amplificateur par émission stimulée, comme par exemple un cristal de Titane-Saphir dopé. Selon une variante possible, l'amplification de l'impulsion laser peut se faire suivant une méthode usuellement appelée en anglais « Optical Parametric Chirped Pulse Amplification », qui allie l'amplification paramétrique d'impulsion laser à la technique d'amplification à dérive de fréquence. Dans ce cas, l'amplification de l'impulsion étirée se fait dans un matériau possédant des propriétés non linéaires importantes, par exemple des cristaux de type « KDP » (Potassium Dihydrogen Phosphate) « BBO » (Beta Barium Borate) ou « LBO » (Lithium Triborate).

Dans ce cas, l'amplification consiste en un transfert d'énergie depuis les photons de l'impulsion de pompage optique vers les photons de l'impulsion à amplifier. Les vecteurs d'onde de l'impulsion amplifiée et de l'impulsion de pompage optique doivent donc être en accord de phase, et les deux impulsions doivent être synchrones. Une telle méthode d'amplification est notamment décrite dans l'article de A. Dubietis et al. "Powerful femtosecond pulse generation by chirped and stretched pulse parametric amplification in BBO crystal" (Opt. Commun. 88, 433 (1992)). Les amplificateurs mettant en oeuvre une amplification par émission stimulée ou une amplification paramétrique sont indifféremment désignés comme des « milieux amplificateurs » dans la suite de la demande de brevet. Le retour de l'impulsion à une durée courte, proche de la durée AT de l'impulsion d'entrée, s'effectue par un dispositif optique appelé compresseur 6 comprenant quatre réseaux de diffraction 61, 62, 63 et 64 réfléchissant les rayons lumineux incidents avec une orientation différente selon la longueur d'onde.

Ainsi, un premier réseau 61 disperse spectralement l'impulsion étirée 93. A titre illustratif, les trois rayons 911, 912 et 913, correspondant à deux longueurs d'onde extrêmes de l'impulsion 910 et à une longueur d'onde médiane, sont représentés sur la figure 1. Un second réseau 62 renvoi parallèlement les composantes spectrales, notamment 911, 912 et 913, composant l'impulsion laser, qui sont ainsi étalées spatialement. Le troisième réseau 63 permet de rassembler ces différentes composantes spectrales sur un même point du quatrième réseau 64, qui renvoie toutes ces composantes spectrales, notamment 911, 912 et 913, dans une même direction, pour former une nouvelle impulsion laser 94.

Les différentes composantes spectrales, notamment 911, 912 et 913, formant l'impulsion d'entrée 91 ne parcourent pas le même trajet dans le compresseur 6. Plus précisément, le compresseur 6 est construit de façon à ce que les composantes spectrales qui ont un trajet plus long dans l'étireur 2 aient un trajet plus court dans le compresseur 6. Cette différence de longueur de trajet entraine un décalage temporel des composantes spectrales en fonction de leur longueur d'onde s'opposant au décalage spectral généré par l'étireur 2, Ainsi, les composantes spectrales qui étaient retardées temporellement dans l'impulsion 92 ou 93 rattrapent leur retard, de telle sorte que toutes les composantes spectrales soient rassemblées temporellement dans une impulsion de sortie 94 présentant une durée semblable à la durée AT de l'impulsion d'entrée 91, par exemple de 20 femtosecondes, et une puissance de crête très importante, par exemple de l'ordre de 1014 W. Il est à noter que les différents réseaux de diffraction 61, 62, 63 et 64 composant le compresseur 6 présentent chacun un rendement énergétique dans l'ordre dispersif limité, par exemple de l'ordre de 90%. Le passage de l'impulsion 93 par ces quatre réseaux entraine donc une perte d'énergie importante. A titre d'exemple, si l'énergie de l'impulsion 93 avant la compression est de 25 Joules, l'énergie de l'impulsion de sortie 94 pourra être d'environ 15 Joules.

La technique d'amplification par dérive de fréquence permet donc la production d'impulsions laser de très forte puissance instantanée, mais génère de très forte perte d'énergie. Ainsi, l'obtention d'une impulsion de sortie de 15 Joules nécessite une impulsion avant compression de 25 Joules, dont la quasi-totalité de l'énergie est fournie par les amplificateurs. Les amplificateurs ayant un rendement énergétique de l'ordre de 45%, il est nécessaire de fournir une énergie de pompage de l'ordre de 55 Joules pour obtenir l'impulsion de sortie de 15 Joules. Le rendement énergétique global de l'amplificateur à dérive de fréquence est donc inférieur à 30%. La production d'impulsion laser de forte énergie demande donc un apport d'énergie très important, qui rend nécessaire des installations, notamment pour le pompage, très importantes et très couteuses. 3. Objectif de l'invention La présente invention a pour objectif de pallier à 25 ces inconvénients de l'art antérieur. En particulier, l'invention a pour objectif d'augmenter le rendement énergétique de l'amplification d'impulsion laser à dérive de fréquence, de façon à permettre l'obtention d'impulsion laser de forte énergie 30 avec une énergie de pompage inférieure. L'invention a ainsi pour objectif de permettre l'obtention d'impulsions présentant la même énergie que dans l'art antérieur avec des installations moins importantes et moins couteuse et une consommation 35 énergétique moindre. Un autre objectif de l'invention est de permettre l'obtention d'impulsions laser présentant une énergie supérieure à celles obtenues dans l'art antérieur, sans augmentation de la puissance de pompage, et donc de l'importance et du coût des installations de pompage. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints par un dispositif d'amplification à dérive de fréquence pour un laser impulsionel, comprenant successivement : - un étireur apte à étirer temporellement une 10 impulsion laser incidente ; - au moins un milieu amplificateur apte à amplifier l'impulsion laser étirée ; - un compresseur apte à compresser temporellement l'impulsion laser étirée et amplifiée ; 15 dans lequel, selon l'invention, le compresseur comprend un milieu amplificateur, de façon à amplifier l'impulsion laser partiellement compressée temporellement. Les pertes d'énergie de l'impulsion ainsi amplifiée 20 lors de la fin de sa compression temporelle sont ainsi réduites, par rapport aux pertes d'énergie d'une impulsion qui serait amplifiée avant de subir une compression temporelle. Par ailleurs, les éléments du compresseur placés 25 avant l'amplificateur placé dans le compresseur doivent résister à une impulsion d'énergie beaucoup plus faible que si l'impulsion était complètement amplifiée avant sa compression. De façon avantageuse, le milieu amplificateur placé 30 dans le compresseur est placé à une position où la durée de l'impulsion laser est sensiblement la moitié de la durée de l'impulsion pénétrant dans le compresseur. Le milieu amplificateur est ainsi placé entre deux sous ensembles du compresseur, réalisant chacun la moitié 35 de la compression temporelle de l'impulsion préalablement fortement étirée. Dans les amplificateurs connus, l'impulsion est, à cette position, étalée spatialement.

Préférentiellement, le compresseur comprend quatre systèmes dispersifs successifs et le milieu amplificateur qui est placé entre le deuxième et le troisième système dispersif.

De préférence, les systèmes dispersifs sont des réseaux de dispersion. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les premier et deuxième systèmes dispersifs du compresseur sont placés à l'air libre, et les troisième et quatrième systèmes dispersifs du compresseur sont placés dans une chambre à vide. Un tel compresseur est plus facile à mettre en oeuvre et moins cher que les compresseurs de l'art antérieur devant entièrement résister à l'énergie importante d'une impulsion complètement amplifiée avant sa compression, dont tous les éléments devaient être contenus dans une chambre à vide. Avantageusement, l'étireur met en oeuvre au moins un réseau de dispersion.

De façon avantageuse, le milieu amplificateur placé dans le compresseur est constitué par un cristal dopé permettant une amplification par émission stimulée. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le milieu amplificateur placé dans le compresseur présente un gradient de dopage, de façon que les différentes composantes spectrales composant l'impulsion laser traversent des portions du milieu amplificateur présentant des niveaux de dopage différents.

Quand l'impulsion laser est étalée spatialement en fonction de sa longueur d'onde, comme c'est le cas dans les compresseurs optiques connus, il est ainsi possible de réaliser une amplification variable en fonction de la longueur d'onde. Cette caractéristique peut permettre, par exemple, de compenser la différence de gain d'une impulsion laser en fonction des longueurs d'onde dans certains matériaux amplificateurs.

Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, au moins un des milieux amplificateurs mis en oeuvre est constitué par un cristal non linéaire permettant une amplification paramétrique de l'impulsion laser. L'invention concerne également un compresseur optique apte à compresser temporellement une impulsion laser préalablement étirée, caractérisé en ce qu'il comprend un milieu amplificateur, de façon à amplifier l'impulsion laser partiellement compressée temporellement. 5. Liste des figures La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation préférés de l'invention, pris à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, et accompagnée des dessins parmi lesquels : - la figure 1, déjà décrite ci-dessus, est un schéma simplifié d'un dispositif d'amplification à dérive de fréquence d'une impulsion laser, selon l'art antérieur; - la figure 2 est un schéma simplifié d'un dispositif d'amplification à dérive de fréquence d'une impulsion laser selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est un schéma simplifié d'un étireur utilisé pour l'amplification à dérive de fréquence d'une impulsion laser. 6. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 2 représente de façon schématique un dispositif d'amplification à dérive de fréquence selon un mode de réalisation de l'invention. Les éléments de ce dispositif d'amplification qui sont identiques à celui de l'art antérieur décrit à la figure 1 portent les mêmes références.

Comme dans l'art antérieur, un oscillateur 1 émet une impulsion laser d'entrée 91 qui passe par un étireur 2. L'impulsion 92, étirée temporellement, sortant de l'étireur 2, peut passer par un ou plusieurs milieux amplificateurs 2 et 3. La modification apportée par la présente invention porte sur le compresseur 7. Ce compresseur comporte, comme le compresseur 6 de l'art antérieur, quatre réseaux de diffraction 71, 72, 73 et 74 ayant respectivement les mêmes rôles que les réseaux 61, 62, 63 et 64 de l'art antérieur. Cependant, selon l'invention, un milieu amplificateur 8 est placé dans le compresseur 7, entre le deuxième réseau de diffraction 72 et le troisième réseau de diffraction 73 constituant ce compresseur.

L'impulsion 96 traversant ce milieu amplificateur 8 présente des caractéristiques différentes de l'impulsion 95 sortant de l'amplificateur 4 et pénétrant dans le compresseur 7, du fait de son passage par les deux premiers réseaux de diffraction 71 et 72. Ainsi, elle présente une durée environ deux fois moins longue que la durée de l'impulsion 95, par exemple de l'ordre de 250 picosecondes si la durée de l'impulsion 95 est de l'ordre de 500 picosecondes. Par ailleurs, cette impulsion 96 est étalée spatialement, les longueurs d'onde les plus courtes étant d'un coté et les longueurs d'onde les plus longues de l'autre. Le passage de l'impulsion 96 dans le milieu amplificateur 8 produit l'impulsion 97 amplifiée présentant les mêmes caractéristiques d'étirement temporel et d'étalement spatial que l'impulsion 96. Cette impulsion 96 poursuit alors sa compression en passant par les réseaux 73 et 74, recompressant spatialement l'impulsion et achevant sa compression temporelle, pour former l'impulsion de sortie 98 de faible durée et de forte puissance de crête. Du fait de la position du milieu l'amplificateur 8 dans le compresseur, l'impulsion 97 sortant de ce milieu amplificateur subit, lors de son passage par les réseaux de diffraction 73 et 74, une perte d'énergie moins importante que si elle était passée par les quatre réseaux formant le compresseur.

A titre d'exemple, si les réseaux de diffraction utilisés présentent chacun un rendement énergétique dans l'ordre dispersif de 90%, la perte d'énergie de l'impulsion due au passage par les deux réseaux 73 et 74 est de 19%.

Ainsi, l'obtention d'une impulsion de sortie 98 de 15 Joules nécessite une impulsion 97 en sortie du milieu amplificateur 8 d'environ 18,5 Joules. Par ailleurs, la perte d'énergie de l'ordre de 19% due au passage de l'impulsion par les deux réseaux 71 et 72 est très faible, de l'ordre de 0.5 joules, du fait de la faible énergie du faisceau avant son passage dans le milieu amplificateur. Les milieux amplificateurs ayant un rendement énergétique de l'ordre de 45%, l'énergie totale de pompage à fournir à ces milieux amplificateurs est de l'ordre de 40 Joules. Il est donc possible, avec le dispositif de compression selon l'invention, de fournir une impulsion laser présentant une puissance donnée en consommant une puissance de pompage inférieure d'environ 30% à celle consommée par un dispositif d'amplification à dérive de fréquence de l'art antérieur, pour fournir une impulsion de même puissance. Il est à noter que le compresseur 6 peut présenter une structure légèrement différente de celle décrite. Il est possible par exemple, dans un mode particulier de réalisation, que les sous-ensembles formés d'une part par les réseaux 71 et 72 et, d'autre part, par les réseaux 73 et 74, soient repliés de façon classique, en mettant en oeuvre un dièdre de repli, afin qu'un seul sous-ensemble soit parcouru deux fois par l'impulsion laser.

Ce mode de réalisation n'est cependant pas préféré pour mettre en oeuvre la présente invention. En effet, dans le mode de réalisation représenté par la figure 2, les deux réseaux 71 et 72, recevant une impulsion de faible énergie, peuvent présenter une dimension plus petite que les réseaux 61 et 62 du compresseur de l'art antérieur. Il est possible en conséquence d'utiliser des réseaux moins couteux, et dans des conditions plus souples. Il est par exemple envisageable que ces deux réseaux 71 et 72 soient à l'air libre, alors que l'ensemble des réseaux composant les compresseurs de l'art antérieurs devaient être placés dans une chambre à vide. Lors de l'amplification dans le milieu amplificateur 8 de l'impulsion laser 96, les longueurs d'onde formant cette impulsion sont réparties spatialement en fonction de leur longueur d'onde. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le milieu amplificateur 8 peut offrir une amplification constante en tous points, ce qui est obtenu lorsque le dopage est radialement uniforme dans le cristal. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, il est possible de mettre en oeuvre une amplification variable selon la position de passage de chaque composante de l'impulsion laser dans le milieu amplificateur. Cette amplification différente peut être faite, par exemple, avec un milieu amplificateur présentant un gradient de dopage dans une direction perpendiculaire à la direction de passage de l'impulsion laser. Un tel gradient de dopage existe de façon naturelle, par exemple, dans les cristaux de Titane saphir. Il est possible, au besoin, d'accentuer ce gradient de dopage radial naturel, par exemple en utilisant des cristaux de grande dimension (par exemple supérieur à 80 mm de diamètre). Le dopage est alors plus faible au centre qu'au bord du cristal ce qui engendre un stockage d'énergie moins important au centre que sur les bords et donc un gain potentiel plus faible au centre. Cette amplification variable selon la position spatiale, permet de mettre en oeuvre, pour les impulsions laser étalées spatialement en fonction de la longueur d'onde qui traversent le milieu amplificateur 8, une amplification variable en fonction de la longueur d'onde. Le gain spectral de l'impulsion peut en effet être plus important pour les longueurs d'onde passant au centre du cristal qui est plus fortement dopé. Une telle amplification différente pour les différentes composantes spectrales de l'impulsion peut être mise en oeuvre dans tous les cas où les composantes spectrales de l'impulsion laser sont étalées spatialement. Elle peut être utile, par exemple, pour compenser la différence de gain d'une impulsion laser dans un cristal de Titane Saphir en fonction des longueurs d'onde.20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'amplification à dérive de fréquence pour un laser impulsionel, comprenant successivement : - un étireur (2) apte à étirer temporellement une impulsion laser incidente (91) ; - au moins un milieu amplificateur (3, 4) apte à amplifier l'impulsion laser étirée (92) ; - un compresseur (7) apte à compresser temporellement l'impulsion laser étirée et amplifiée (95) ; caractérisé en ce que le compresseur (7) comprend un milieu amplificateur (8), de façon à amplifier l'impulsion laser partiellement compressée temporellement.
2. 2. Dispositif d'amplification selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu amplificateur (8) placé dans le compresseur (7) est placé à une position où la durée de l'impulsion laser (96) est sensiblement la moitié de la durée de l'impulsion (95) pénétrant dans le compresseur.
3. 3. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le compresseur (7) comprend quatre systèmes dispersifs (71, 72, 73, 74) successifs et le milieu amplificateur (8) qui est placé entre le deuxième (72) et le troisième (73) système dispersif.
4. 4. Dispositif d'amplification selon la revendication 3, caractérisé en ce que les systèmes dispersifs (71, 72, 73, 74) sont des réseaux de dispersion.
5. 5. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les premier et deuxième systèmes dispersifs (71, 72) du compresseur (7) sont placés à l'air libre, et lestroisième et quatrième systèmes dispersifs (73, 74) du compresseur (7) sont placés dans une chambre à vide.
6. 6. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étireur (2) met en oeuvre au moins un réseau de dispersion (21, 23, 24, 26).
7. 7. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le milieu amplificateur (8) placé dans le compresseur (7) est constitué par un cristal dopé permettant une amplification par émission stimulée.
8. 8. Dispositif d'amplification selon la revendication 7 caractérisé en ce que le milieu amplificateur (8) placé dans le compresseur (7) présente un gradient de dopage, de façon que les différentes composantes spectrales composant l'impulsion laser traversent des portions du milieu amplificateur (8) présentant des niveaux de dopage différents.
9. 9. Dispositif d'amplification selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un des milieux amplificateurs (3, 4, 8) mis en oeuvre est constitué par un cristal non linéaire permettant une amplification paramétrique de l'impulsion laser.
10. 10. Compresseur optique (7) apte à compresser temporellement une impulsion laser préalablement étirée, caractérisé en ce qu'il comprend un milieu amplificateur (8), de façon à amplifier l'impulsion laser partiellement compressée temporellement.30