Fibres à cœur creux pour trains MHz de formes d'ondes optiques inférieures à 3 fs // Hollow-core fibers for MHz trains of sub-3 fs optical waveforms

Le projet que nous proposons porte sur le développement d'une source ultra-stable de formes d'ondes infrarouges sub-cycliques et d'impulsions ultraviolettes femtosecondes à des taux de répétition sans précédent (>10 MHz) et sur sa caractérisation. La source sera constituée de HC-PCF remplis de gaz et pompés par un oscillateur laser à haute puissance de crête délivrant des impulsions inférieures à 50 fs. La dynamique des solitons dans le système sera exploitée pour générer des formes d'ondes optiques de moins de 3 fs avec des composantes de fréquence allant de l'ultraviolet profond (UV) à l'infrarouge. Leur durée sera préservée en délivrant la sortie de la fibre dans une chambre à vide, où les formes d'ondes seront caractérisées par des techniques résolues en champ et utilisées pour d'autres expériences. La stabilité de la source sera évaluée en caractérisant l'amplitude et le bruit de phase et sera assurée en minimisant l'ionisation du gaz qui remplit la fibre. Une région de paramètres expérimentaux pour lesquels une grande stabilité peut être obtenue sera délimitée et des mélanges de gaz seront explorés pour étendre cette région. La source développée fournira des formes d'ondes ultracourtes couvrant une région spectrale à très large bande et à des taux de répétition sans précédent, ouvrira la voie à des peignes de fréquence uniques et accordables en longueur d'onde pour les spectromètres UV à double peigne et améliorera le rapport signal-bruit dans les études sur l'interaction lumière-matière, ce qui permettra de nouvelles mesures dans le domaine des sciences de l'attrait.
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The project that we propose is about the development of an ultra-stable source of sub-cycle near-infrared waveforms and femtosecond ultraviolet pulses at unprecedented repetition rates (>10 MHz) and its characterization. The source will consist of gas-filled HC-PCFs pumped by a high-peak-power laser oscillator delivering sub-50 fs pulses. Soliton dynamics in the system will be exploited to generate sub 3 fs optical waveforms with frequency components spanning from the deep ultraviolet (UV) to the infrared. Their duration will be preserved by delivering the fibre output to a vacuum chamber, where the waveforms will be characterized via field-resolved techniques and used for further experiments. The source stability will be assessed by characterizing the amplitude and phase noise and ensured by minimizing the ionization of the gas filling the fibre. A region of experimental parameters for which high stability can be obtained will be delimited and gas-mixtures will be explored to extend such region. The developed source will provide ultrashort waveforms covering an ultra-broadband spectral region and at unprecedently high repetition rates, will pave the way to unique and wavelength tunable frequency combs for UV dual-comb spectrometers and will enhance the signal-to-noise ratio in light-matter interaction studies enable new measurements in attoscience.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'un établissement public Français

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Excellentes connaissances en optique expérimentale Expertise en optique non linéaire Expérience avec Python ou Matalab
Excellent background in experimental optics Experience in nonlinear optics Expérience with Python or Matalab