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The impact of spatiotemporal couplings (STCs) on the focal-spot intensity of ultra-intense femtosecond lasers scales up with the larger beam sizes and shorter pulse duration typically implemented to reach petawatt (PW) intensities. The repetition rate of such facilities ( < 10 H z ) makes single-shot diagnosing of STCs mandatory. We present here a new, to the best of our knowledge, spatiotemporal diagnostic technique based on the comparison of the spatiospectral intensity of a pulse and its nonlinear third-order effect, in this case, cross-polarized wave generation (XPW), with an imaging spectrometer. The measured XPW spectrum displays specific couplings that depend on both amplitude and phase STCs of the initial pulse to be characterized. We confirm experimentally the ability of our new approach to diagnose common STCs in a laser pulse on the fly.

This work presents the development of a streak camera "jitter free" sweep unit synchronized on a femtosecond laser. This application of high voltage photoconductive switches ("High voltage A! uston switch") yields subpicosecond resolution for accumulated images on streak camera on a few hundreds microjoule femtosecond laser. Two others applications of these photoconductive switches are studied: - ultrafast optical commutation by a Pockels cell directly driven by a photoconductive switch (rising edge

This work presents the development of a streak camera "jitter free" sweep unit synchronized on a femtosecond laser. This application of high voltage photoconductive switches ("High voltage A! uston switch") yields subpicosecond resolution for accumulated images on streak camera on a few hundreds microjoule femtosecond laser. Two others applications of these photoconductive switches are studied: - ultrafast optical commutation by a Pockels cell directly driven by a photoconductive switch (rising edge, Cette thèse présente le développement d'un système de balayage de caméra à balayage de fente parfaitement synchronisé avec un laser impulsionnel femtoseconde. Cette application des photoconducteurs rapides ("commutateurs Auston") haute tension, permet d'obtenir des résolutions de caméra à balayage de fente subpicoseconde en mode d'accumulation d'images, avec des lasers d'énergie quelques centaines de microJoules par impulsion. Deux autres applications de ces photoconducteurs haute tension sont étudiées : - La commutation optique par une cellule de Pockels ultra-rapide de temps de montée inférieure à 100ps ayant une gigue temporelle inférieure à 2ps. - La stabilisation en énergie des impulsions laser ultrabrèves, coup par coup, à l'aide d'une cellule de Pockels commandée par un photoconducteur. Le photoconducteur (commandé en avance par une impulsion extraite de l'impulsion principale) commande la cellule de Pockels à diminuer les fluctuations. Une première expérience montre une amélioration d'un ordre de grandeur (de 7% à 0.7%). Parallèlement, une application du filtre acousto-optique dispersif programmable (Dazzler TM) à la mesure de la phase spectrale des impulsions femtosecondes est présentée. Les méthodes de mesures temporelles résultant d'un filtrage linéaire suivi d'une détection non linéaire, il est possible de réaliser la fonction de filtrage linéaire par le Dazzler TM remplaçant le montage optique souvent complexe. Il a été ainsi réalisé expérimentalement pour la première fois des mesures d'autocorrélation en bande de base et d'interférométrie spectrale à décalage par transformée de Fourier (Time-domain SPIDER).