Projet ANR-06-BLAN-0004 – cocomouv : Shaped tunable ultraviolet femtosecond source: Application to coherent control in atoms and molecules.
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER] (UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER])
Partenaires : Université de Toulouse III - Paul Sabatier
Montant : 450000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Le contrôle cohérent a connu un développement considérable au cours de la dernière décennie. Tout d'abord « gadget » de théoriciens, les progrès technologiques récents ont permis aux expérimentateurs d'effectuer des démonstrations spectaculaires. Ce concept de contrôle a été introduit dans le but d'utiliser de subtiles propriétés d'interférences quantiques induites par un laser pour optimiser le produit d'une réaction chimique ou sélectionner un produit de réaction parmi d'autres. Depuis cette approche initiale, des applications variées en dehors de la réactivité chimique ont été trouvées en physique atomique et moléculaire, en optique, en physique des solides, en biologie ainsi que dans le domaine de l'information quantique. -  Dans une de ses versions les plus récentes, le contrôle cohérent consiste à utiliser une impulsion laser ultracourte dont la forme temporelle est taillée sur mesure par des dispositifs optiques (cristaux liquides, acousto-optiques..) agissant sur le spectre. La plupart du temps, la complexité des systèmes est telle qu'il est nécessaire de travailler en boucle fermée. On parle alors de contrôle optimal. On utilise une boucle de rétroaction entre le signal que l'on cherche à optimiser et le dispositif de mise en forme d'impulsions. Des exemples frappants mettant en ?uvre divers algorithmes, type génétique, ont concerné l'optimisation de réactions chimiques, la manipulation de la probabilité de transitions à deux photons, le stockage quantique d'informations. Si le système est suffisamment simple, il est possible de déterminer théoriquement la forme de l'impulsion nécessaire pour conduire le système vers l'état désiré. On parle alors de mise en ?uvre de boucle ouverte. Cependant aujourd'hui plusieurs groupes développent une méthode combinant les deux approches. L'analyse de l'impulsion optimale doit permettre de mieux comprendre la dynamique du système. Notre groupe a déjà obtenu des résultats significatifs dans ce domaine. Une des difficultés est de développer la source façonnée qui permettra de contrôler le mouvement moléculaire. De nombreuses molécules organiques ou inorganiques absorbent préférentiellement dans l'UV vers les premiers états excités. C'est en particulier le cas des molécules d'intérêt atmosphérique ou astrophysique qui seront étudiées ici. -  	Le principal objectif de ce projet est d'aborder en parallèle les sujets suivants : développer une source accordable et façonnable d'impulsions lasers UV femtoseconde tout à fait innovante avec une extension vers le VUV, améliorer les approches de contrôle cohérent en les appliquant à la mesure d'états quantiques et à la caractérisation d'impulsions ; enfin appliquer les impulsions façonnées UV et les techniques de contrôle cohérent pour les études de dynamique moléculaire. -  	Cette source laser sera basée sur la technique OPCPA (optical parametric chirped pulse amplifier). Cette technique devrait permettre d'amplifier un continuum façonné donnant lieu à des impulsions très courtes sub-20 fs accordables dans un domaine de longueur d'onde entre 290 et 450 nm. La génération du continuum UV se fera dans un cristal photonique. Le façonnage du continuum par un acousto-optique programmable, prototype utilisant un cristal de KDP permettra en même temps le filtrage spectral et le façonnage spectral de l'impulsion. Une impulsion pompe à 266 nm de quelques picosecondes et intense sera développée au cours de ce projet en utilisant des techniques de façonnage de l'onde fondamentale provenant d'une chaîne femtoseconde amplifiée délivrant des impulsions de 30fs-1kHz-3 mJ-800 nm. Une extension vers des longueurs d'onde VUV en utilisant un cristal photonique à c?ur évidé rempli de gaz rare sera implémentée. Cette source UV femtoseconde sera caractérisée par une technique nouvelle qui utilise les propriétés de cohérence de l'atome pour mesurer les propriétés spectrales de l'impulsion. Parallèlement des techniques toutes optiques seront implémentées. -  	Utilisant