Saaxewer DIOP soutiendra sa thèse intitulée « Endommagement en régime sub-picoseconde de miroirs de transport et développement de réseaux de compression pour le laser PETAL » le Lundi 19 décembre 2023 à 13h45 au CEA/CESTA à Bordeaux dans l’amphithéâtre du bâtiment de l’ILP .
Cette thèse s’est déroulé sous la direction de Nicolas Bonod, Laurent Gallais et Laurent Lamaignière.
Composition du jury :
ABDOU AHMED Marwan, IFSW, Université de Stuttgart, rapporteur
PETIT Yannick, CELIA, Université de Bordeaux, rapporteur
DELMOTTE Franck, Institut d’Optique Graduate School, Palaiseau, examinateur
PINARD Laurent, Laboratoire des Matériaux Avancés, Villeurbanne, examinateur
THOMASSET Muriel, Synchrotron-SOLEIL, Saint-Aubin, examinateur
CHOREL Marine, CEA-CESTA – Le Barp, invitée
BONOD Nicolas, Institut Fresnel, directeur de thèse
GALLAIS Laurent, Institut Fresnel, directeur de thèse
LAMAIGNIERE Laurent, CEA-CESTA – Le Barp, directeur de thèse
La soutenance se déroulera en français et aura lieu au CEA/CESTA à Bordeaux (Le Barp) mais sera accessible en visioconférence.
Résumé :
Le laser PETAL (PETawatt Aquitaine Laser) est un laser de puissance installé sur le site du CEA-CESTA et faisant partie de la grande installation de recherche LMJ-PETAL. Ce laser a été conçu pour délivrer des impulsions en régime sub-picoseconde (entre 0,5 et 10 ps) pour une énergie de quelques kilojoules permettant d’atteindre une puissance de plusieurs pétawatts. Cette puissance est aujourd’hui limitée à cause d’une problématique d’endommagement laser au niveau des composants optiques de fin chaine du laser. C’est notamment au niveau des miroirs de transport, situés après le dernier étage de compression, que des dommages lasers sont apparus. Ces dommages dégradent la fonction optique des composants et peuvent également dégrader la propagation du faisceau. De plus, une évolution de la surface des dommages a été constatée sur l’installation suite à plusieurs tirs lasers réduisant la durée de vie des composants. Ce phénomène que l’on nomme croissance de dommage représente un enjeu majeur pour l’installation notamment pour le coût de maintenance et la difficulté de remplacement de ces composants sur l’installation.
L’un des objectifs de cette thèse a été d’étudier la croissance de dommage en laboratoire afin de d’améliorer notre compréhension de ce phénomène et de prédire la durée de vie des composants. Une étude paramétrique a été mené pour caractériser l’influence de différents paramètres : la durée d’impulsion, l’état de polarisation, le profil spatial du faisceau incident et le design du composant. Un modèle numérique a été développé afin de confronter les résultats numériques avec les tendances observées expérimentalement. Le second objectif de cette thèse a concerné les réseaux de compression sous vide de PETAL. Prochainement, une nouvelle génération de miroirs de transport sera installée sur PETAL avec une meilleure résistance au flux laser. Cette nouvelle génération va permettre une augmentation de la puissance sur l’installation. La crainte est que la problématique d’endommagement laser se transpose sur les réseaux de compression sous vide. Cette thèse a donc aussi pour objectif d’améliorer la résistance laser des réseaux PETAL. Ces composants sont composés d’un empilement multicouche fonctionnant en réflexion. Un code numérique pour le design de ces composants a été développé à l’Institut Fresnel. Ce code permet de calculer la distribution du champ électrique et l’efficacité de diffraction aux différents ordres de diffraction. La procédure d’optimisation s’est concentrée sur la réduction du renforcement du champ électrique (grandeur liée à l’endommagement laser) dans le motif de gravure par une modification des épaisseurs des couches supérieures de l’empilement (sous la gravure). Un seul profil de gravure a été considéré. Les résultats ont démontré un impact fort de l’empilement multicouche sur les pics d’intensité du champ électrique réduisant le renforcement du champ électrique. Des échantillons ont été fabriqués pour la réalisation de tests d’endommagement. Les résultats ont conforté les calculs numériques avec des écarts en tenue au flux laser similaires aux écarts numériques de renforcement du champ électrique. La prochaine génération de réseaux PETAL pourrait être conçue suivant cette procédure d’optimisation.
ResearchGate
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