THÈSE Études sur la filamentation des impulsions laser ... - teramobile

Introduction.
impulsions ultrabrèves et ultraintenses et de sortir du laboratoire pour s’adapter aux
différentes conditions expérimentales, y compris la propagation verticale dans l’atmosphère.
Depuis sa mise en service en l’an 2000, notre outil pour la réalisation de ce genre
d’expériences est le système laser Teramobile 1 , le premier système laser femtoseconde
térawatt mobile du monde.
C’est dans ce cadre que je présente mon travail de thèse, durant lequel nous avons mené
plusieurs expériences de laboratoire et plusieurs campagnes de mesures sur le terrain.
Dans le but d’optimiser la géométrie de la filamentation en regard des applications
atmosphériques, nous présenterons au deuxième chapitre l’effet de la focalisation uniforme et
non-uniforme d’un faisceau laser femtoseconde térawatt du plasma généré dans la zone de
filamentation. En outre, nous avons caractérisé angulairement et spectralement la lumière
blanche émise sous la forme d’une émission conique, ainsi que celle émise vers l’arrière.
Dans le but de se rapprocher des conditions atmosphériques réelles, nous présenterons dans le
troisième chapitre une étude en laboratoire de l’effet de la turbulence sur la formation et la
propagation des filaments ainsi que sur la conservation de leurs propriétés spectrales.
Par ailleurs, le quatrième chapitre est consacré à l’étude de la propagation des impulsions
laser ultrabrèves dans l’air et la réalisation des applications atmosphériques potentielles de la
filamentation. En particulier, nous avons utilisé l’installation laser Alisé pour étudier la
propagation atmosphérique verticale des impulsions ultrabrèves dans un régime multijoules,
dans le but de caractériser la physique de propagation à ce niveau d’énergie et de puissance.
Quant aux applications atmosphériques, nous avons étudié la possibilité du déclenchement et
du guidage de la foudre par laser, à une échelle de quelques mètres grâce à l’installation haute
tension du laboratoire Ampère de l’École Centrale de Lyon. Dans le même domaine
d’application, nous avons étudié la capacité des filaments à assister la condensation de
gouttelettes sous des conditions contrôlées en laboratoire, ainsi que dans l’atmosphère réelle.
Avant de détailler le travail expérimental réalisé au cours de ma thèse, nous donnerons dans le
premier chapitre les outils nécessaires pour traiter la filamentation. En particulier, nous
1 Le projet Teramobile a regroupé depuis son lancement en l’an 2000 les laboratoires de recherche suivants :
- Laboratoire de spectrométrie ionique et moléculaire (Université de Lyon – France).
- Laboratoire d’optique appliquée (École Polytechnique – France).
- Institut für Quantenelektronik (Université de Jena – Allemagne).
- Institut für Experimentalphysik (Université libre de Berlin – Allemagne).
- GAP-Biophotonics (Université de Genève – Suisse).
- Forschungszentrum Dresden–Rossendorf (Allemagne).
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