Nom de l'entreprise / du laboratoire: Laboratoire d'Optique Appliquée, ENSTA, Ecole polytechnique, CNRS

Contexte

L’apparition des systèmes laser ultra-courts de haute puissance à la fin des années 90, et les avancées technologiques récentes dans les amplificateurs solides pompés par diodes, permettent aujourd’hui d’envisager à moyen terme le développement d’applications inédites des lasers de durée femtoseconde. Deux applications clés de ces lasers sont le contrôle la foudre par laser [1] et le contrôle d’écoulement en régime supersonique [2] qui reposent sur le phénomène de filamentation laser femtoseconde dans l’air [3].

Le présent projet consiste à étudier l’utilisation de filaments laser femtoseconde pour produire une antenne plasma « virtuelle » émettant dans la gamme RF [4]. Pour ce faire, il sera nécessaire d’enrichir la colonne de plasma initialement créée par l’impulsion laser femtoseconde à l’aide d’un générateur haute-tension [5] ou d’une source micro-onde de puissance [6]. Les deux méthodes seront testées expérimentalement dans les locaux LOA et l’antenne plasma sera caractérisée à l’aide de divers diagnostics (imagerie rapide, interférométrie, spectroscopie..).

Résumé du travail 

Le(la) candidat(e) sera amené(e) à caractériser la colonne de plasma générée filamentation laser à l’aide de méthodes de spectroscopie plasma et d’interférométrie. Il(elle) cherchera ensuite à coupler de l’énergie dans ce filament au moyen de décharges haute-tension, d’impulsions laser nanoseconde et de micro-ondes de puissance de manière à augmenter la conductivité et la durée de vie de la colonne de plasma. Enfin, il ou elle participera à une expérience de guidage de décharges électriques par laser sur un générateur de Marx de puissance mégavolt. Ces travaux seront réalisés en collaboration avec l’ONERA Palaiseau dans le cadre d’une étude de la DGA.

Le candidat ou la candidate devra avoir des connaissances en physique des plasmas, en diagnostics optiques ou plasma, et des notions d’optique.

Les travaux étant réalisés dans le cadre d’un contrat de la DGA, le(la) candidat(e) devra avoir la nationalité française.

Publications de l’équipe relatives au sujet 

1.     Laser-guided lightning, Nature Photonics 17, 231 (2023)

2.     Improving supersonic flights with femtosecond laser filamentation, Science Advances 4, eaau5239 (2018)

3.     Femtosecond filamentation in transparent media, Phys. Rep. 441, 47 (2007)

4.     Radiofrequency plasma antenna generated by femtosecond laser filaments in air, Appl. Phys. Lett. 101, 264106 (2012)

5.     Study of consecutive long-lived meter-scale laser-guided sparks in air, Physics of Plasmas 30, 083503 (2023)

6.     Transfer of microwave energy along a filament plasma column in air, Appl. Phys. B 123, 40 (2017)