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La Lettre
Fabriquer une impulsion
attoseconde
Le champ laser (rouge) utilisé
pour la production d’harmoniques
induit une distorsion du potentiel
atomique (noir) telle qu’un
électron (violet) peut être ionisé
(éjecté) par effet tunnel. Le
parcours de l’électron est indiqué
en vert. Libéré de l’atome mais
toujours soumis au champ laser,
l’électron peut revenir vers l’ion
avec une énergie cinétique
importante et être capturé par ce
dernier. L’atome retombe alors
dans son état fondamental en
émettant un photon ultraviolet
extrême (bleu). Tout se passe
à l’intérieur d’un cycle optique
du laser, c’est-à-dire une ou
deux femtosecondes (10
-15
s), et
l’impulsion émise est de durée
attoseconde. Ce phénomène suit
les oscillations du champ laser et
est répété à chaque demi-cycle
optique.
Impulsion attoseconde © Anne L’Huillier
Éléments optiques d'un interféromètre attoseconde © Anne L’Huillier
Éléments optiques d'un interféromètre attoseconde © Anne L’Huillier
leur interférence est constructive pendant un court instant,
et destructive le reste du temps. Comme le nombre de ces
harmoniques est élevé, et donc que la bande spectrale
qu’ils sous-tendent est grande, les impulsions lumineuses
formées sont de courte durée, de l’ordre
de quelques dizaines ou centaines
d’attosecondes. Peu de temps après,
cette hypothèse est appuyée grâce
à une meilleure compréhension de la
physique de l’atome dans ces conditions
extrêmes.
Il faudra pourtant attendre 15 ans pour
démontrer expérimentalement, à l’aide
d’une
technique
d’interférométrie,
l’existence
de
ces
impulsions
ultracourtes. De nouveau une histoire
française, puisque le premier train
d’impulsions attosecondes est mis en
évidence au
Laboratoire d’optique appliquée
,
à Palaiseau. Quelques mois après, des
chercheurs viennois montrent qu’il est
possible de produire une impulsion
attoseconde
unique.
Depuis,
le
domaine est en pleine expansion
et les sources attosecondes se
multiplient, en nombre comme en
diversité.
Voir les électrons bouger !
Une nouvelle physique s’ouvre alors
aux chercheurs, celle de la dynamique
« ultrarapide » des électrons dans la
matière, qui pourra permettre de mieux
appréhender certains phénomènes
physiques et chimiques. Le domaine
spectral des impulsions attosecondes
correspond à l’énergie d’excitation
des électrons des couches atomiques