Large size crystalline vs. co-sintered ceramic Yb 3+ :YAG disk performance in diode pumped amplifiers

International audienceA comprehensive experimental benchmarking of Yb3+:YAG crystalline and co-sintered ceramic disks of similar thickness and doping level is presented in the context of high average power laser amplifier operation. Comparison is performed considering gain, depolarization and wave front deformation quantitative measurements and analysis

Contrôle et mise en forme des fronts de phase et d'énergie d'impulsions brèves ultra-intenses

This thesis deals with the control of wave front and energy front of ultra-intense short laser pulses.The first part is dedicated to the conception and realization of an adaptive optics loop for wave front distortions corrections of the 100 TW laser chain of the Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses.This loop is based on the association of a liquid crystal device used as a phase modulator, and a shearing interferometer as wave front sensor. The combination of these two devices allowed the building of an innovative system for measuring and controlling the phase of ultra-intense laser pulses. This loop is shown to allow the correction of wave fronts exhibiting significant distortions. The focusing quality of laser beam can then be greatly improved. This technique was successfully tested on the 100 TW laser chain and a wave front correction of the order of 60% was demonstrated.The second part of the thesis deals with the generation of an inhomogeneous laser pulse for X-ray laser pumping - the gain medium being a plasma. The principle is based on the misalignment of the parallel gratings compressor used at the end of the 100 TW CPA chain. A model describing the generation of an inhomogeneous short pulse with this device is developed. A X-ray Laser experimental campaign allowed the validation of theoretical results predicted by the model. It also revealed the necessity of using such an inhomogeneous pulse in order to observe an X-ray emission when the pumping of the gain medium is achieved with a short pulse.Ce mémoire de thèse traite du contrôle et de la mise en forme des fronts de phase et d'énergie d'impulsions lasers brèves ultra-intenses.La première partie est consacrée à la conception et la réalisation d'une boucle d'optique adaptative pour la correction des distorsions de surface d'onde sur la chaîne laser de puissance 100 Térawatts du Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses. Cette boucle repose sur l'utilisation d'un dispositif à cristaux liquides comme modulateur de phase et d'un interféromètre à décalage comme senseur de front d'onde. L'association de ces deux dispositifs a permis la construction d'un système innovant de mesure et mise en forme de la surface d'onde d'impulsions lasers ultra-intenses. Il est démontré qu'il permet de corriger une surface d'onde présentant d'importantes distorsions et ainsi améliorer grandement la qualité de focalisation de faisceaux lasers. Cette boucle d'optique adaptative a été testée avec succès sur la chaîne 100 Térawatts et une correction de la surface d'onde de l'ordre de 60% a ainsi pu être démontrée.La seconde partie du mémoire traite de la mise en forme d'une impulsion laser inhomogène brève permettant le pompage du milieu à gain (un plasma) d'un laser à rayons X. L'idée consiste à jouer sur le parallélisme du système de compression d'impulsions utilisé en fin de chaîne 100 Térawatts. Un modèle expliquant la génération d'une impulsion inhomogène laser brève à l'aide de ce compresseur à réseaux de diffraction est développé. Une campagne expérimentale Laser X a notamment permis de valider les prédictions théoriques annoncées par ce modèle et a montré la nécessité d'utiliser une telle impulsion inhomogène afin d'obtenir une émission laser X lorsque le pompage s'effectue par impulsion brève

Multiple-wave lateral shearing interferometry for wave-front sensing

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Le laser XCAN : façonner la lumière en mode digital

National audienceL’avènement des lasers à combinaison cohérente de multiples faisceaux est à l’origine d’un changement de paradigme dans le domaine de l’architecture laser. L’opérateur de ce nouveau type de source lumineuse se voit en effet offrir la possibilité d’agir canal par canal sur les caractéristiques des faisceaux lasers individuels afin de façonner la distribution d’énergie optimale du faisceau recombiné requise pour l’application visée. Une telle approche digitale de la mise en oeuvre d’une source cohérente très puissante (GW crête/kW moyen) ouvre un vaste champ applicatif

Ultrafast fiber technologies for compact laser wake field in medical application

International audienceTechnologies, performances and maturity of ultrafast fiber lasers and fiber delivery of ultrafast pulses are discussed for the medical deployment of laser-wake-field acceleration (LWFA). The compact ultrafast fiber lasers produce intense laser pulses with flexible hollow-core fiber delivery to facilitate electron acceleration in the laser-stimulated wake field near treatment site, empowering endoscopic LWFA brachytherapy. With coherent beam combination of multiple fiber amplifiers, the advantages of ultrafast fiber lasers are further extended to bring in more capabilities in compact LWFA application

Beam-focus shaping by use of programmable phase-only filters: application to an ultralong focal line

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Low temperature diode pumped active mirror Yb^3+:YAG disk laser amplifier studies

International audienceAn experimental study of a static helium gas gap heat switch concept for laser amplification is presented. High single pass gains with large co-sintered ceramic Yb:YAG disks are recorded in the 80-200K temperature range on a diode pumped active mirror amplifier

HIBISCUS: Simulateur pour le développement de stratégies de contrôle-commande pour la combinaison cohérente de faisceaux lasers par la technique PISTIL

EOSAM 2023 - The European Optical Society Annual Meeting, 11-15 September 2023, Dijon FranceInternational audienceCBC (Coherent Beam Combining) is a key technology for the realisation of intense lasers. In this context, PISTIL (PISton and TILt interferometry), a precise metrology tool for measuring segmented wave surfaces, has been developed and used in particular to characterise and diagnose CBC ultrafast and digital laser in the framework of the XCAN (X Coherent Amplification Network) project at the École Polytechnique. We propose here to use it in a way to help the optimisation of control techniques by including PISTIL in an XCAN type CBC laser simulator. This will allow an easy tuning of the control laws, outside the clean rooms in which these large lasers are deployed and without the need to start them up.La CBC (Coherent Beam Combining) est une technologie clé pour la réalisation de lasers intenses. Dans ce contexte, PISTIL (interférométrie PISton et TILt), un outil de métrologie précis pour mesurer les surfaces d'ondes segmentées, a été développé et utilisé en particulier pour caractériser et diagnostiquer la CBC de lasers ultrarapides et digitaux dans le cadre du projet XCAN (X Coherent Amplification Network) à l'École Polytechnique. Nous proposons ici de l'utiliser de manière à aider à l'optimisation des techniques de contrôle en incluant PISTIL dans un simulateur de laser CBC de type XCAN. Ceci permettra une mise au point aisée des lois de contrôle-commande, en dehors des salles blanches dans lesquelles sont déployés ces gros lasers et sans qu'il soit nécessaire de les démarrer

HIBISCUS : simulateur pour la mise au point de stratégies de contrôle-commande des lasers CBC

International audienceLa CBC (Coherent Beam Combining) est une technologie clé pour la réalisation de lasers intenses. Nous présentons HIBISCUS, simulateur pour la conception d'asservissements de la phase des faisceaux de lasers CBC. Basé sur la technique PISTIL et un miroir déformable segmenté, il permet de tester et affiner différentes stratégies de contrôle-commande

HIBISCUS : simulateur pour la mise au point de stratégies de contrôle-commande des lasers CBC

International audienceLa CBC (Coherent Beam Combining) est une technologie clé pour la réalisation de lasers intenses. Nous présentons HIBISCUS, simulateur pour la conception d'asservissements de la phase des faisceaux de lasers CBC. Basé sur la technique PISTIL et un miroir déformable segmenté, il permet de tester et affiner différentes stratégies de contrôle-commande