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Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense (ASTRID) 2012
Projet ILOOP

Optimisation optique de lasers intenses pour la propagation

Le projet ILOOP a pour objectif l’optimisation des caractéristiques de propagation d’un laser femtoseconde par l’utilisation d’une part de miroirs femtoseconde à haute tenue au flux et d’autre part d’optiques adaptatives multi-conjuguées reliées à un senseur de surface d’onde par diversité de phase. Cette optimisation vise à terme des applications pour la génération de manière contrôlée de multi-filaments et à l’éblouissement de cibles. Il s’inscrit dans le thème 5 du présent appel d’offre et plus particulièrement dans le sous-thème 2.5.2. Cette optimisation est menée suivant deux axes s’inscrivant eux dans le sous-thème 2.5.3. Les applications concernées par ce projet concernent aussi bien le secteur civil que militaire. , parmi lesquelles on peut mentionner l’accélération de particules, la génération de sources de rayonnement X intense, la contre-mesure optronique ou le guidage de forts courants par filamentation laser.
Les sources laser intenses ont connues de nombreux développements depuis le début des années 90, ceci dans le but d’accroître les puissances crêtes. D’importants progrès ont également été faits vers des puissances moyennes de plus en plus élevées. Des développements continuent notamment pour les systèmes tels que le programme ILE-Apollon en France. Les différents piliers européens des programmes ELI en République Tchèque, en Roumanie et en Hongrie sont en phase de construction et visent des puissances crêtes de 10 PW avec des durées d’impulsions de 15 femtosecondes et une énergie de 150 joules. Ces lasers sont au maximum de l’état de l’art mais bien d’autres systèmes de moindre puissance sont aujourd’hui en construction soit par les institutions elles mêmes soit achetés à des entreprises que sont Amplitude Technologies Thales. Une exigence commune à tous ces systèmes est d’atteindre le plus fort éclairement dans le plan d’intérêt, avec des applications tant du coté civil que militaire.
Pour atteindre ces exigences, ces sources laser intenses requièrent des composants optiques de grande qualité (réflectivité, planéité et seuil d’endommagement) et aussi de grandes dimensions.
La qualité spatiale du faisceau, tant en propagation qu’en focalisation, essentielle pour atteindre les densités de flux recherchées, est quant à elle améliorée grâce à l’utilisation d’optiques adaptatives.
L’analyse de l’état de l’art sur ces deux éléments montre que des améliorations substantielles des performances des lasers peuvent être envisagées. Le projet ILOOP va s'y attacher :
- en développant des miroirs à réflexion maximale qui présenteront un seuil d’endommagement élevé afin d’assurer le transport des impulsions recomprimées tout en réduisant les dimensions de faisceau. Le partenaire pour ce développement est SAGEM-REOSC. Il s’agit pour des raisons stratégiques évidentes de disposer d’un fournisseur français de miroirs compatibles avec les impulsions femtosecondes. Ces compétences font cruellement défaut en France aujourd’hui, obligeant les leaders français du domaine, Amplitude Technologies et Thales à s’approvisionner à l’étranger. Dans le cadre de ce projet SAGEM-REOSC entend développer les savoirs faire pour se positionner en tant que fournisseur français sur ce marché stratégique.
- en intégrant sur un laser femtoseconde une Optique Adaptative Multi-Conjuguée (OAMC) couplée à un nouveau senseur de front d’onde basé sur la diversité de phase pour contrôler à la fois l’amplitude et la phase spatiale. Le partenaire pour l’implantation de cette boucle est l’équipe Haute Résolution Angulaire (HRA) du Département d’Optique Théorique et Appliquée (DOTA) de l’ONERA qui dispose d’un savoir faire reconnu dans le dimensionnement et la mise en œuvre des optiques adaptatives. Le recours à deux miroirs déformables placés dans deux plans appropriés permettra une mise en forme dynamique du faisceau de façon à optimiser ses propriétés de propagation (mise en forme annulaire ou en top-hat) mais aussi de focalisation.

Partenaires

ONERA Département Optique Théorique et Appliquée

CNRS Laboratoire d'Optique Appliquée

SAGEM-REOSC SAGEM REOSC

Aide de l'ANR 253 985 euros
Début et durée du projet scientifique janvier 2013 - 24 mois

 

Programme ANR : Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense (ASTRID) 2012

Référence projet : ANR-12-ASTR-0008

Coordinateur du projet :
Monsieur Gilles CHÉRIAUX (Laboratoire d'Optique Appliquée)
gilles.cheriaux@nullensta-paristech.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.