Lumière sur la plateforme de dynamiques femtoseconde et attoseconde en phases diluée et condensée du LIDYL
La plateforme de dynamiques femtoseconde et attoseconde en phases diluée et condensée du LIDYL, au CEA Paris-Saclay, accueille des utilisateurs depuis début 2025 et tourne à plein régime : 5 projets ont déjà été réalisés sur les 9 validés via le portail d’accès aux plateformes LUMA.
Le 15 janvier 2026, Pascal Salières (Responsable de la plateforme ATTOLab) et David Gauthier (Responsable de la plateforme Nanolight), ont accueilli le Comité Infrastructures du PEPR LUMA dans le cadre des accès plateformes ULTRAFAST LUMA sur les plateformes ATTOLab et NanoLight du LIDYL -Laboratoire Interactions, Dynamiques et Lasers- laboratoire de recherche CEA, au sein de l’Université Paris-Saclay. Ils étaient accompagnés de Willem Boutu (Directeur du LIDYL), Hugo Marroux (Chercheur CEA sur ATTOLab), et de Romain Géneaux (Chercheur CEA sur ATTOLab).
ATTOLab est une plateforme laser expérimentale, dédiée aux études interdisciplinaires de dynamique ultra-rapide – dynamique électronique et nucléaire aux échelles de temps femto- (10-15) et atto- (10-18) seconde – dans les systèmes en phase diluée et condensée. Elle dispose de quatre lignes laser Ytterbium qui pilotent quatre lignes de lumière XUV attoseconde équipées d’une série de stations expérimentales pour l’étude des dynamiques ultrarapides en phases diluée et condensée. Les domaines d’application s’étendent des dynamiques de photoémission en champ faible ou fort, l’intrication attoseconde, l’attochimie et les dichroïsmes ultrarapides jusqu’aux dynamiques électroniques/de spin dans les matériaux quantiques.
Détails techniques de la plateforme ATTOLab
Impulsions laser :
- 4 lasers Ytterbium @ 1030 nm, 300 fs: – 2 mJ, 40 kHz (80 W) ; – 0.8 mJ, 100 kHz (80 W) ; 2 mJ, 40 kHz (80 W) CEP ; 4 mJ, 5 kHz (20 W) CEP
- 4 cellules multipassage de postcompression à 20-30 fs
- 2 fibres creuses de postcompression à 6-8 fs sur les 2 lasers stabilisés en CEP
Conversion de fréquence par Génération d’Harmoniques élevées (HHG) :
- Gamme 10 eV-100 eV
- Sélection d’un groupe d’harmoniques VUV-EUV par filtres métalliques
- Etudes multi-échelles grâce à la possibilité de basculer rapidement entre trois régimes de résolution temporelle : 10 fs, 1 fs ou 100 as (10 kHz)
- Contrôle avancé des propriétés HHG : polarisation, moment angulaire orbital
Stations expérimentales :
- Phase diluée : spectromètres de particules chargées à bouteille magnétique (MBES), imageur des Vecteurs Vitesses (VMIS)
- Phase condensée : spectromètres EUV pour absorption/réflexion transitoire, spectromètre électronique résolu en angle (ARPES), spectromètre électronique à temps de vol résolu en spin (TOF-Spin).
Domaines d’application :
- Dynamique de photoémission atomique et moléculaire ultrarapide
- Intrication et décohérence attoseconde
- Attochimie : migration de charge, contrôle de la réactivité chimique
- Spectrocopie ARPES résolue en spin de matériaux quantiques
- Spectroscopie d’absorption/réflexion transitoire ultrarapide
- Dichroïsme magnétique circulaire ultrarapide
- Dichroïsme hélicoïdal ultrarapide
La plateforme Nanolight du LIDYL est basée sur un laser à fibre Ytterbium avec un taux de répétition de 100 kHz, pompant un système OPCPA (FASTLITE STARZZ), elle délivre deux principales lignes de faisceaux femtosecondes :
Détails techniques de la plateforme NanoLight
Impulsions laser (Ytterbium) :
- 100 kHz, 350 fs, 0.22mJ (22W), 1030 nm
- Postcompression : 100kHz, <50fs, 0,2mJ (20W), 1030 nm
Conversion de fréquence
- OPCPA : 1.8μm, 40fs (postcompression à 12fs), 15μJ CEP Stable + 2.4μm, 80fs, 15μJ
- Ligne EUV par génération d’harmoniques d’ordre élevé (jusqu’à 60eV) à 100kHz
Equipement complémentaire et endstations
- Caméra CCD et senseur de front d’onde fonctionnant dans la gamme EUV (20-100nm)
- Spectromètres couvrant toute la gamme spectrale disponible (2,4µm – 20 nm)
- Dispositif de contrôle spatial (Q-plate) et temporel (interféromètre « TWINS ») des impulsions et setup pompe-sonde
- Dispositif d’imagerie ptychographique dans l’EUV (large bande : 20-80nm et bande étroite : 32nm).
Domaines d’application :
- Métrologie du MIR à l’EUV, mesure de front d’onde
- Physique en champ fort dans les semiconducteurs, les diélectriques, les matériaux 2D
- Génération d’harmoniques d’ordres élevés dans les cristaux
- Imagerie sans lentille nanométrique ultrarapide
N’hésitez pas, dès à présent, à contacter directement les responsables de plateforme pour discuter de la faisabilité de vos projets et organiser vos futures campagnes de mesure !
Depuis le printemps 2024, les membres du Comité Infrastructures et du Comité de Direction du PEPR LUMA vont à la rencontre des plateformes du Hub Infrastructures LUMA sur les différents sites offrant de l’accès utilisateur à l’ensemble de la communauté scientifique concernée par l’étude des interactions lumière-matière. Ces visites permettent de renforcer la communication entre les acteurs du Hub Infrastructures, suivre la mise en place des équipements et des accès financés par le PEPR, et réaliser les vidéos de présentation des plateformes, publiées chaque mois sur notre chaîne YouTube.
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