Nonlinear propagation of femtosecond laser pulses in silica
PROPAGATION NON-LINEAIRE DES IMPULSIONS LASER FEMTOSECONDES DANS LA SILICE
Abstract
This thesis deals with the nonlinear propagation of femtosecond laser pulses in transparent solids.
L’objet de cette thèse est l’étude de la propagation des impulsions femtosecondes dans les solides transparents. La durée de ces impulsions très courtes est typiquement de l’ordre de quelques 10^-15 à quelques 10^-13 s. Elles peuvent fournir de hautes intensités lumineuses pour des énergies modestes. Par exemple, une impulsion de 1 µJ et 100 fs focalisée sur une tache de rayon 1 µm impose au milieu une intensité de 10^15 W/cm² . Lorsqu’elles traversent un milieu transparent, ces fortes intensités laser induisent des non-linéarités importantes qui affectent la propagation de l’impulsion. Ces non-linéarités donnent lieu à des effets spectaculaires. Par exemple, depuis 1995, plusieurs groupes ont étudié la propagation auto-guidée d’impulsions femtosecondes dans l'atmosphère. La propagation d’une impulsion intense dans un milieu fait intervenir entre autre deux effets non-linéaires qui jouent deux rôles opposés. L'effet Kerr optique tend à focaliser le faisceau alors que l'ionisation du milieu le défocalise. Schématiquement, on peut dire que si ces deux phénomènes se contrebalancent ils peuvent conduire à une propagation des impulsions laser avec de hautes intensités sur de longues distances. Ce régime de propagation est appelé auto-guidage femtoseconde.