Accélération électronique à l'aide d'impulsions laser radialement polarisées

Notre groupe étudie également comment l’interaction entre une impulsion laser ultra-intense et une cible solide peut être utilisée pour produire une source d’électrons femtoseconde, éventuellement à un taux de répétition élevé. L’idée est que lorsque le laser frappe la cible solide, il arrache les électrons de la surface avant et les propulse dans le champ laser avec une énergie cinétique relativement élevée. Les électrons peuvent alors surfer sur les fronts d’onde laser et être accélérés par le laser lui-même dans un processus appelé «accélération laser sous vide». Nous avons effectué des expériences et des simulations de ce processus montrant que les électrons peuvent être accélérés à des énergies MeV dans des faisceaux contenant une charge de 100 pC. Les faisceaux d’électrons, jusqu’à présent, étaient très divergents et difficiles à utiliser pour les applications. Récemment, nous avons considéré le cas des impulsions laser à polarisation radiale. De telles impulsions exotiques présentent l’avantage qu’au foyer, le champ électrique acquiert une composante longitudinale du champ (au lieu de transversale pour une onde plane régulière). Le longitudinal peut en principe mieux accélérer les électrons et produire un faisceau d’électrons plus collimaté.

Publications associées:

« Interaction d’impulsions laser ultraintenses polarisées radialement avec des miroirs à plasma », N. Zaim et al., Soumis (2020)

« Accélération du champ de sillage laser à quelques cycles sur des cibles solides avec une longueur d’échelle plasma contrôlée »; N. Zaïm, F. Böhle, M. Bocoum, A. Vernier, S. Haessler, X. Davoine, L. Videau, J. Faure et R. Lopez-Martens, Physics of Plasmas 26, 033112 (2019)

« Accélération relativiste d’électrons injectés par un miroir à plasma dans un faisceau laser à polarisation radiale » ; N. Zaïm, M. Thévenet, A. Lifschitz et J. Faure, Phys. Rev. Lett. 119 à 094801 (2017)

« Accélération laser sous vide d’électrons relativistes à l’aide d’injecteurs à miroir plasma »; M. Thévenet, A. Leblanc, S. Kahaly, H. Vincenti, A. Vernier, F. Quéré et J. Faure; Physique de la nature 12 , 355 (2016)

« Sur la physique de l’éjection d’électrons à partir de plasmas surchargés irradiés par laser » , M. Thévenet, H. Vincenti et J. Faure; Phys. Plasmas 23 , 063119 (2016)

Figure: Image d'une impulsion polarisée radialement au foyer: le champ électrique oscille radialement, suivant une symétrie radiale. Le point focal a une forme de beignet.