Metrology of High Harmonics Seeded Soft X-ray Laser Based on Solid-Plasma Amplifier - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Metrology of High Harmonics Seeded Soft X-ray Laser Based on Solid-Plasma Amplifier

Métrologie des harmoniques élevées ensemencée doux rayons X Laser Basé sur Solid-plasma Amplificateur

Lu Li
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 4846
  • IdHAL : lu-li-loa

Résumé

Ultrashort coherent soft x-ray lasers (SXRL) are adequate to capture dynamics in atoms, molecules, surfaces and materials at the ultrashort time-scales. In current dissertation, we numerically and experimentally studied on a table-top fully coherent SXRL source. The main idea is to seed high harmonic pulse into laser-induced plasma achieving significant energy amplification. The first attempt was tested using neon-like titanium plasma (32.6 nm) at LASERIX facility. Then wave front of this seeded SXRL beam (18.9 nm) was measured approaching diffraction-limited (λ=14) using Hartmann wave front sensor at Colorado State University. Numerical studying on short plasma with large cross-sectional area demonstrated 10s of μJ and ~80 f s SXRL pulse. Further modelling of the amplification process revealed a rapid depletion (< 300 f s) of the gain followed by a full recovery after about 1.5 ps. A novel x-ray pump/x-ray probe experiment was successfully conducted to verify it. This inspired the X-ray chirped pulse amplification (CPA) concept. It promises GW fully coherent SXRL (several mJ) with a capability of reaching Fourier-limited beam (~100 f s).
Les lasers émettant des rayons X-mous sous forme d’impulsions cohérentes ultracourtes (SXRL pour soft X-ray laser en anglais) sont des outils appropriés à l’étude de la dynamique ultrarapide des atomes, molécules, surfaces et matériaux. Le présent manuscrit expose des travaux numériques et expérimentaux sur l’injection par harmonique élevée d’un amplificateur SXRL compact. Des essais sur l’installation LASERIX montrèrent une amplification limitée dans un plasma d’ions néonoïdes du titane (32.6 nm), due à la réfraction du faisceau harmonique injecté. Le front d’onde d’un SXRL à 18.9 nm fut ensuite mesuré au Colorado State University (CSU), en fonction de différents paramètres d’amplification. L’étude numérique d’un plasma à grande section efficace démontra la génération d’impulsion SXRL de plusieurs dizaines de μJ et d’une durée 80 f s. Une modélisation plus poussée du processus d’amplification a révélé une déplétion rapide (< 300 f s) du gain suivie par une reprise après environ 1.5 ps, vérifiée xpérimentalement durant une expérience pompe-sonde (rayons X / rayons X) effectuée au CSU. Ceci a inspiré le concept d’amplification à dérive de fréquence dans les rayons X. Une modélisation complète annonce une émission SXRL totalement cohérente de l’ordre du GW (200 f s, plusieurs mJ).
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Dates et versions

tel-01183818 , version 1 (11-08-2015)
tel-01183818 , version 2 (21-10-2015)
tel-01183818 , version 3 (03-02-2016)

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Copyright (Tous droits réservés)

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  • HAL Id : tel-01183818 , version 3

Citer

Lu Li. Metrology of High Harmonics Seeded Soft X-ray Laser Based on Solid-Plasma Amplifier. Physics [physics]. Ecole Polytechnique, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01183818v3⟩

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