1) Sources sur accélérateurs
Dynamique des paquets d’électrons relativistes dans les centres de rayonnement synchrotron
a) Étude des instabilités dans les centres de rayonnement synchrotron
Étude numérique et expérimentale de la dynamique des instabilités spatio-temporelles dans les paquets d’électrons relativistes (e.g. « microbunching instability ») dans les anneaux de stockage.
- Observation et contrôle des paquets et de leur microstructure.
- Production de rayonnement cohérent très intense dans le domaine THz.
- « Design » de nouveaux anneaux de stockage (« low emittance ring ») en lien avec les mécanismes de développement des instabilités.
Émission d’une impulsion térahertz cohérente par un paquet d’électrons dans un anneau de stockage, due à la présence de microstructures. [C. Evain et al., Nature Physics 15, 635–639(2019)]
Collaboration nationale avec le synchrotron SOLEIL (Paris) et européenne avec KARA (Karlsruhe, Allemagne).
b) Étude des lasers à électrons libres
Étude numérique et expérimentale : (i) des LELs sur accélérateurs linéaires conventionnels (LINAC) dans le domaine des ultra-violets extrême et des rayons X et (ii) des nouvelles générations de LELs basés sur les accélérateurs laser-plasma (LPA).
LEL et LINAC :
- Production de rayonnement cohérent dans les longueurs d’onde extrêmement courtes sur LELs conventionnels en utilisant des processus de conversion d’harmonique hautement non linéaire (e.g. « Echo-Enabled Harmonic Generation »).
- Observation des paquets d’électrons relativistes extrêmement courts (de l’ordre de 100 fs) dans les LINACs.
- Étude des instabilités spatio-temporelles limitant les performances des LELs.
LEL et LPA :
- « Design » et démonstration de faisabilité de l’amplification LEL à partir de paquets d’électrons relativistes produits et accélérés dans un plasma excité par laser.
Paquet d’électrons relativistes produit par un accélérateur laser-plasma transporté sur la ligne COXINEL et génération de rayonnement synchrotron spontané UV. [T. André et al., Nature Communications 9, 1334 (2018)]
Collaboration nationale avec le synchrotron SOLEIL et le Laboratoire d’Optique Appliquée (Paris) dans le cadre du projet COXINEL visant à démontrer l’amplification LEL sur LPA. Collaboration européenne avec le LEL italien FERMI (Trieste, Italie) et le LEL européen European XFEL (Hambourg, Allemagne).
c) Développement de système de détection ultra-rapide
Développement de nouveaux systèmes d'enregistrement basés sur des stratégies photoniques (fibres optiques, lasers à fibres femtosecondes, encodage électro-optique, étirement temporel photonique, etc.) permettant de caractériser en mono-coup des champs électriques ultra-rapides, tels que des impulsions térahertz.
- Développement d’expérience « table-top » pour la génération et détection de rayonnement THz.
- Expérience nomade de détection de rayonnement synchrotron dans le domaine THz et de paquets d’électrons relativistes (sur anneaux de stockage et sur lasers à électrons libres).
Système de détection électro-optique mono-coup installé sur la ligne THz AILES au Synchrotron SOLEIL permettant l’acquisition de signaux THz à très haute cadence, de l’ordre du MHz. [C. Szwaj et al., Review of Scientific Instruments 87, 103111 (2016)]
Collaboration internationale : Allemagne, Italie, Californie (UCLA).