Faisceaux laser

Le cœur de cette Infrastructure de recherche est un laser multipétawatt, basé sur la technique d’amplification d’impulsions par dérive de fréquence (Chirped Pulse Amplification ou CPA), qui a valu à Gérard MOUROU le prix Nobel de physique en 2018. Il est constitué :

D’un pilote OPCPA (Optical Parametric Chirped Pulse Amplification) utilisant une technologie de pointe et des cristaux de bêta-borate de baryum (BBO) pour générer des impulsions à grande largeur de bande et fort contraste. L’architecture OPCPA non-colinéaire [D. Papadopoulos et al., Optics Lett. 42, 3530 (2017)] met en œuvre un dispositif XPW (crossed-polarized-wave) original [L. Ramirez et al., J.O.S.A. B 30, 2607 (2013)]. Il délivre de manière fiable des impulsions d’excellente qualité, avec un contraste supérieur à 1012 et une largeur de bande compatible avec une durée inférieure à 10 fs ;
D’un étireur de Offner à deux réseaux et double passage ;
• D’une série de 4 étages d’amplification Titane Saphir permettant de délivrer des impulsions nanosecondes ayant à terme une énergie jusqu’à 330 Joules à une cadence de 1 tir par minute.

En sortie d’amplification, un système de séparation permet de délivrer un ensemble de faisceaux laser, superposables sur une même tache focale et synchronisables, d’énergie totale maximale sur cible de 265 J :

un faisceau laser principal ultra-intense « F1 » délivrant des impulsions de 15 fs avec une énergie maximale de 150 J, soit une puissance-crête de 10 PW ;
un faisceau laser secondaire intense « F2 », délivrant des impulsions de 15 fs avec une énergie maximale de 15 J, soit une puissance-crête de 1 PW ;
un faisceau laser de « création » « F3 », délivrant des impulsions nanosecondes avec une énergie maximale de 250 J ;
un faisceau laser sonde « F4 », délivrant des impulsions de 20 fs avec une énergie maximale de 250 mJ (10 TW).

Vue du transport du faisceau 1PW en salle poste amplification
Vue du transport du faisceau 1PW en salle poste amplification – © Dimitri Papadopoulos

Enfin, avant la distribution des faisceaux en salle expérimentale, un set complet de diagnostics laser permet de connaître les caractéristiques principales des faisceaux aux moments du tir (énergie, durée d’impulsion, spectre, phase spatiale, contraste).

Tableau récapilatif des performances laser de l'installation Apollon
Caractéristiques des faisceaux laser de l’installation Apollon