Les chercheurs du centre de recherche Riken au Japon ont franchi une nouvelle étape vers le développement et l’utilisation pratique des lasers attosecondes. Cette avancée ouvre la voie à une meilleure compréhension du mouvement des électrons dans les atomes et les molécules, ainsi que des réactions chimiques et biochimiques.
L’équipe de recherche a mis au point une nouvelle méthode d’amplification des impulsions laser, appelée amplification paramétrique optique à double dérive de fréquence avancée (DC-OPA). Cette technique utilise deux types de cristaux non linéaires, le niobate de lithium dopé au MgO et le triborate de bismuth (BiBO), pour amplifier différentes parties du spectre de l’impulsion.
Lors des essais, le projet a réussi à générer des impulsions stables dans l’infrarouge moyen, avec une énergie de sortie de 53 mJ et une durée d’impulsion compressée à 8,58 femtosecondes. La puissance crête atteinte équivaut à 6 térawatts, ce qui représente les valeurs les plus élevées d’énergie d’impulsion et de puissance crête pour l’amplification paramétrique optique d’impulsions laser monocycles dans l’infrarouge moyen.
L’approche avancée DC-OPA s’est avérée efficace sur une large gamme de longueurs d’onde. Le projet a réussi à amplifier des impulsions dont les longueurs d’onde différaient de plus d’un facteur deux. Cela signifie que la bande passante d’amplification peut être ultra-large sans compromettre l’évolutivité de l’énergie de sortie, une caractéristique qualifiée de «révolutionnaire» par le Riken.
Eiji Takahashi, chercheur au Riken Center for Advanced Photonics (RAP), a déclaré : « Nous avons réussi à développer une nouvelle méthode d’amplification laser capable d’augmenter l’intensité des impulsions laser monocycles jusqu’à une puissance crête de classe térawatt. C’est sans aucun doute un bond en avant majeur dans le développement de lasers attosecondes de haute puissance. »
Vers la recherche sur les lasers zeptosecondes
Le même principe devrait également être applicable à des durées d’impulsion encore plus courtes. Riken évalue actuellement la possibilité d’obtenir des impulsions énergétiques de l’ordre de la zeptoseconde (10-21 secondes) en utilisant la même méthode.
« Mon objectif à long terme est de frapper à la porte de la recherche sur les lasers zeptosecondes et d’ouvrir la voie à la prochaine génération de lasers ultra-courts après les lasers attosecondes », a ajouté Eiji Takahashi.
Article : “Dual-chirped optical parametric amplification of high-energy single-cycle laser pulses” – DOI: s41566-023-01331-9
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