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The topic of this thesis work concerns the design and the characterization of an efficient device devoted to the temporal contrast improvement for ultra-intense femtosecond laser pulses. The contrast is defined as the intensity ratio between the main femtosecond pulse and its nanosecond pedestal. This pedestal is the amplified spontaneous emission (ASE), inherent with laser amplification mechanism. The ASE background has dramatic effects for laser-matter interactions on a solid target.The presented work consists in the theoretical and experimental study of a temporal filter based on a third order nonlinear effect acting on the pulse polarization. We have studied several kinds of nonlinear filters. The selected device is based on the process of cross-polarized wave generation (XPW) in crystals with an anisotropic third-order nonlinear susceptibility. This nonlinear filter has been experimented on various femtosecond systems. It allows a contrast improvement of several orders of magnitude, as demonstrated by temporal profiles measurements on a large intensity dynamic. A device to improve the nonlinear process conversion efficiency, it means the filter transmission, has also been achieved. This method is based on constructive interferences between XPW signals generated in different crystals. This setup has made it possible to reach experimentally the maximum theoretical efficiency ( > 20%) and in the same time ensures the system stability. At least, we have demonstrated that the filter preserves, or even improves, spectral and spatial qualities of the laser pulse.These results are thus particularly promising and allow contemplating the implementation of the filter in current femtosecond systems.; Ce travail de thèse a porté sur la conception et la caractérisation d'un dispositif efficace pour l'amélioration du contraste d'impulsions laser femtosecondes ultra-intenses. La notion de contraste désigne le rapport d'intensité entre l'impulsion proprement dite et son piédestal, de durée nanoseconde. Ce piédestal est constitué par l'émission spontanée amplifiée (ASE pour Amplified Spontaneous Emission), inhérent au mécanisme d'amplification laser et particulièrement néfaste pour les interactions laser-matière sur cible solide.Le travail présenté consiste en l'étude théorique et expérimentale d'un filtre temporel basé sur un effet non linéaire du troisième ordre, agissant sur la polarisation de l'impulsion. Nous avons étudié plusieurs déclinaisons de ce principe. Le dispositif finalement retenu repose sur la génération d'une onde polarisée orthogonalement (XPW) dans des matériaux cristallins dont la susceptibilité non linéaire d'ordre trois est anisotrope. Ce filtre non linéaire a été testé sur différents systèmes femtosecondes et permet l'amélioration du contraste sur plusieurs ordres de grandeur, comme le confirment les mesures de profils temporels sur une grande dynamique réalisées après filtrage. Nous avons également conçu un dispositif pour optimiser l'efficacité de conversion du processus non linéaire, c'est-à-dire la transmission du filtre. Cette méthode consiste à générer des interférences constructives entre les signaux XPW émis dans des cristaux distincts. Dans ces conditions, l'efficacité de transmission théorique (supérieure à 20%) est atteinte expérimentalement et dans le même temps la stabilité du système est assurée. Nous avons enfin démontré que le filtre préserve, voire améliore, les qualités spectrales et spatiales de l'impulsion. Ces résultats sont donc particulièrement prometteurs et permettent d'envisager l'implémentation définitive du filtre dans les systèmes femtosecondes.

Neurons are electrically excitable nerve cells, communicating with each other at specific points of contacts called synapses. In order to understand how the brain processes information from the outside world and from internal models (memories), it is important to understand how neurons are connected with each other, through which type of synapses, and how the electrical signals are processed at the single-cell level. The most prevalent form of communication in the Central nervous system is mediated by chemical synapses: an electrical impulse (the action potential, AP) is emitted by the presynaptic element, and this electrical event triggers the release of vesicle filled with neurotransmitters in the synaptic cleft. These molecules open post-synaptic receptors, leading to an electrical response in the post-synaptic cell. Some specific populations of neurons can also communicate through electrical synapses. By directly linking the cytoplasms of two connected cells, these synapses allow near-instantaneous and bidirectionnal communication. However, the biophysics underlying their behaviour, as well as their physiological roles, are far less understood than those of their chemical counterparts. During my PhD, I examined how electrical synapses between cerebellar basket cells influence the way these cells process their inputs, and how they support synaptic communication between connected cells. Notably, I showed how filtered APs transmitted through electrical synapses support two types of neuronal operations on their afferent inputs: coincidence detection and temporal contrast enhancement.; Les neurones sont des cellules nerveuses, électriquement excitables, communiquant par des points de contact spécifiques nommés synapses. Afin de comprendre comment le cerveau traite des informations issues du monde extérieur et des schémas internes mentaux (mémoire), il est important de comprendre comment les neurones sont connectés les uns aux autres, par quels types de synapses, et comment les signaux qu'ils partagent sont intégrés à l'échelle de la cellule unique. Les synapses les plus fréquemment formées sont dites "chimiques": un message électrique présynaptique (le potentiel d'action, PA) entraine la libération de vésicules chargées de neurotransmetteurs, qui ouvrent des récepteurs post-synaptiques spécifiques et permettent d'engendrer un second message électrique dans le neurone cible. D'autres synapses, dites électriques, sont aussi rencontrées dans le système nerveux. En connectant physiquement les cytoplasmes de deux neurones, celles-ci permettent une communication quasi-instantanée et bidirectionnelle. Leur mécanisme de fonctionnement, ainsi que leur rôle physiologiques, sont bien moins connus que ceux des synapses chimiques. Au cours de ma thèse, j'ai étudié comment les synapses électriques entre les cellules en panier du cervelet influencent leurs propriétés d'intégration, et comment elles permettent l'échange de courants électriques. J'ai notamment montré comment les PAs filtrés au travers des synapses électriques permettent de créer des mécanismes de contraste temporel et de détection de coïncidence de l'activité des cellules en grains - les cellules excitatrices afférentes aux cellules en panier.

Laser-plasma interaction at high intensities (I " 1015 W/cm2) with ultra-short pulses ( t " 100 fs) is a booming research domain as it offers the opportunity to study increasingly short phenomena, comprised under the trivial name " attosecond science ". Laser-plasma interaction also bears the promise to achieve new light sources for the generation of energetic particle beams and X-rays. Our approach focuses on the generation of attosecond pulses from plasma mirrors using few-cycle laser pulses ( 5 fs at 800 nm) at high repetition rate (1 kHz) and with fine control of laser parameters. The generation and spatio-temporal control of high-order harmonics emission in the non-relativistic regime has recently been demosntrated by our group. The following objective is to reach the relativistic regime thanks to higher intensities on target. This thesis pursued the goals of improving the existing laser chain performances in termes of energy and temporal contrast, while preserving, at least, all the other key parameters. Meeting these requirements was achieved while developing a laser architecture based on chirped-pulse amplification (CPA) delivering 5 mJ, 5 fs pulses at 1 kHz, with a temporal contrast C = 1011 and an absolute phase (CEP) stabilized down to 200 mrad rms. Contrast improvement by cross-polarized wave (XPW) generation is at the centre of this dissertation. An extensive study of the mechanism was carried out. It allowed to confront experimental results and theoretical developments in " extremes " regimes such as the generation at very high efficiency and few-cycle pulse filtering. Besides, a new energy-scalable scheme was proposed to filter efficiently (20%) a wide range of pulse energies (from 100 μJ to 10 mJ). Pulse compression by a factor larger than two was also demonstrated. The new laser chain includes such filter in a double-CPA configuration delivering pulses of 10 mJ, 20 fs, C = 1011 and CEP = 200 mrad rms. A detailed study was carried out to develop a new stretcher/compressor scheme achieving highly stretched pulses (50 ps) while remaining compact to preserve CEP stability. The chosen configuration consists of a bulk stretcher, an acousto-optic programmable dispersive filter and a grisms compressor. The manuscript finally presents the perspectives of post-compression in a rare-gas filled hollow-core fibre in order to achieve pulses of 5 mJ, 5 fs, C = 1011, CEP = 200 mrad rms at 1 kHz.; L'interaction laser-plasma à très haute intensité (I " 1015 W/cm2) avec des impulsions ultra-courtes ( t " 100 fs) est un domaine en plein essor car il offre l'opportunité d'étudier des phénomènes physiques toujours plus brefs, regroupés sous l'appellation " science attoseconde ". L'interaction laser-plasma promet aussi l'avènement de nouvelles sources pour la génération de faisceaux de particules et de rayonnement X très énergétiques. Notre démarche se concentre sur la génération d'impulsions attosecondes sur miroir plasma à partir d'impulsions de quelques cycles optiques ( 5 fs à 800 nm), à haut taux de répétition (1 kHz) et avec un contrôle fin des paramètres laser. La génération et le contrôle temporel et spatial de l'émission d'harmoniques d'ordres élevés dans le régime non-relativiste ont récemment été démontrés par le groupe. L'objectif suivant est d'atteindre le régime relativiste, qui nécessite une intensité sur cible plus élevée. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans la logique d'améliorer les performances de la chaine existante en termes d'énergie et de contraste temporel, tout en préservant les autres paramètres clés. Pour répondre à ces défis, l'objectif a été de mettre au point une architecture laser basée sur l'amplification à dérive de fréquence (CPA) délivrant des impulsions de 5 mJ, 5 fs à 1 kHz, avec un contraste temporel C = 1011 et une phase absolue (CEP) stabilisée à 200 mrad rms. La problématique de l'amélioration du contraste par la technique de génération de polarisation croisée (XPW) occupe une place centrale dans ce mémoire. Une étude extensive du mécanisme XPW a été menée. Elle a permis de confronter résultats expérimentaux et développements théoriques dans les régimes dits " extrêmes " tels que la génération à très haut rendement et le filtrage d'impulsions de quelques cycles optiques. En outre, un nouveau schéma de filtrage adaptable sur une large gamme d'énergie (de 100 μJ à 10 mJ) et efficace (20%) a été réalisé. La compression des impulsions d'un facteur supérieur à deux avec ce schéma a également été démontrée. La nouvelle chaine laser inclut un tel filtre dans une configuration en double CPA dont les performances finales visées sont les suivantes : 10 mJ, 20 fs, C = 1011 et CEP = 200 mrad rms. Le schéma d'étirement/compression a fait l'objet d'une étude détaillée pour permettre un étirement élevé (50 ps) tout en restant compact pour préserver la stabilité CEP. La configuration adoptée consiste en un étireur verre, un filtre acousto-optique dispersif programmable et un compresseur "grismes". Le mémoire présente enfin les perspectives de post-compression dans une fibre creuse remplie d'un gaz rare pour obtenir des impulsions de 5 mJ, 5 fs, C = 1011, CEP = 200 mrad rms à 1 kHz.

Laser-plasma interaction at high intensities (I " 1015 W/cm2) with ultra-short pulses ( t " 100 fs) is a booming research domain as it offers the opportunity to study increasingly short phenomena, comprised under the trivial name " attosecond science ". Laser-plasma interaction also bears the promise to achieve new light sources for the generation of energetic particle beams and X-rays. Our approach focuses on the generation of attosecond pulses from plasma mirrors using few-cycle laser pulses ( 5 fs at 800 nm) at high repetition rate (1 kHz) and with fine control of laser parameters. The generation and spatio-temporal control of high-order harmonics emission in the non-relativistic regime has recently been demosntrated by our group. The following objective is to reach the relativistic regime thanks to higher intensities on target. This thesis pursued the goals of improving the existing laser chain performances in termes of energy and temporal contrast, while preserving, at least, all the other key parameters. Meeting these requirements was achieved while developing a laser architecture based on chirped-pulse amplification (CPA) delivering 5 mJ, 5 fs pulses at 1 kHz, with a temporal contrast C = 1011 and an absolute phase (CEP) stabilized down to 200 mrad rms. Contrast improvement by cross-polarized wave (XPW) generation is at the centre of this dissertation. An extensive study of the mechanism was carried out. It allowed to confront experimental results and theoretical developments in " extremes " regimes such as the generation at very high efficiency and few-cycle pulse filtering. Besides, a new energy-scalable scheme was proposed to filter efficiently (20%) a wide range of pulse energies (from 100 μJ to 10 mJ). Pulse compression by a factor larger than two was also demonstrated. The new laser chain includes such filter in a double-CPA configuration delivering pulses of 10 mJ, 20 fs, C = 1011 and CEP = 200 mrad rms. A detailed study was carried out to develop a new stretcher/compressor scheme achieving highly stretched pulses (50 ps) while remaining compact to preserve CEP stability. The chosen configuration consists of a bulk stretcher, an acousto-optic programmable dispersive filter and a grisms compressor. The manuscript finally presents the perspectives of post-compression in a rare-gas filled hollow-core fibre in order to achieve pulses of 5 mJ, 5 fs, C = 1011, CEP = 200 mrad rms at 1 kHz., L'interaction laser-plasma à très haute intensité (I " 1015 W/cm2) avec des impulsions ultra-courtes ( t " 100 fs) est un domaine en plein essor car il offre l'opportunité d'étudier des phénomènes physiques toujours plus brefs, regroupés sous l'appellation " science attoseconde ". L'interaction laser-plasma promet aussi l'avènement de nouvelles sources pour la génération de faisceaux de particules et de rayonnement X très énergétiques. Notre démarche se concentre sur la génération d'impulsions attosecondes sur miroir plasma à partir d'impulsions de quelques cycles optiques ( 5 fs à 800 nm), à haut taux de répétition (1 kHz) et avec un contrôle fin des paramètres laser. La génération et le contrôle temporel et spatial de l'émission d'harmoniques d'ordres élevés dans le régime non-relativiste ont récemment été démontrés par le groupe. L'objectif suivant est d'atteindre le régime relativiste, qui nécessite une intensité sur cible plus élevée. Ce travail de thèse s'inscrit donc dans la logique d'améliorer les performances de la chaine existante en termes d'énergie et de contraste temporel, tout en préservant les autres paramètres clés. Pour répondre à ces défis, l'objectif a été de mettre au point une architecture laser basée sur l'amplification à dérive de fréquence (CPA) délivrant des impulsions de 5 mJ, 5 fs à 1 kHz, avec un contraste temporel C = 1011 et une phase absolue (CEP) stabilisée à 200 mrad rms. La problématique de l'amélioration du contraste par la technique de génération de polarisation croisée (XPW) occupe une place centrale dans ce mémoire. Une étude extensive du mécanisme XPW a été menée. Elle a permis de confronter résultats expérimentaux et développements théoriques dans les régimes dits " extrêmes " tels que la génération à très haut rendement et le filtrage d'impulsions de quelques cycles optiques. En outre, un nouveau schéma de filtrage adaptable sur une large gamme d'énergie (de 100 μJ à 10 mJ) et efficace (20%) a été réalisé. La compression des impulsions d'un facteur supérieur à deux avec ce schéma a également été démontrée. La nouvelle chaine laser inclut un tel filtre dans une configuration en double CPA dont les performances finales visées sont les suivantes : 10 mJ, 20 fs, C = 1011 et CEP = 200 mrad rms. Le schéma d'étirement/compression a fait l'objet d'une étude détaillée pour permettre un étirement élevé (50 ps) tout en restant compact pour préserver la stabilité CEP. La configuration adoptée consiste en un étireur verre, un filtre acousto-optique dispersif programmable et un compresseur "grismes". Le mémoire présente enfin les perspectives de post-compression dans une fibre creuse remplie d'un gaz rare pour obtenir des impulsions de 5 mJ, 5 fs, C = 1011, CEP = 200 mrad rms à 1 kHz.

The thesis fits within the framework ofsoft x-ray lasers (SXRL) development and has formain objective to study the influence of the temporal shaping of ultra-intense laser pulses, on the efficiency of SXRL generation. My thesiswork consisted in studying, designing and calibrating new pumping schemes through various devices based on the prepulse generation and/or an amount of ASE within the laser driver.In this manuscript, I study their influence on the SXRL generation efficiency by highlighting the optimization parameters such as the delay and the energy ratio between pulses, or the duration of each of them. The experimental study highlights first of all the influence of a prepulse on the SXRL generation efficiency. In the same framework, a device was experimented, allowing to generate within a single laser beam two mainpulses preceded by a prepulse, while maintaining a control over their spectro-temporalcharacteristics.An alternative approach was experimented in which an additional low cost « Q-Switch » lase rwas used to produce a under dense plasma presenting smooth electronic density gradients.This last device has showed excellent performances on a wide wavelength range andhas been used to perfom an experiment of highorder harmonic seeding generated from an Argongas cell on the secondary LASERIX beamline. A noteworthy improvement of the spatial characteristics and the temporal coherence of theSXRL have been observed., La présente thèse s’inscrit dans le cadre du développement des lasers X-UV générés en régime collisionnel transitoire et a pour objet principal d’étudier l’influence de la mise en forme temporelle des impulsions laser de haute puissance sur l’efficacité de génération de ces sources. Mon travail essentiellement expérimental a consisté à étudier de nouveaux schémas de pompage mettant en oeuvre différents dispositifs permettant de produire des préimpulsions et/ou un piédestal d’ASE au sein de la chaîne laser pilote. Dans ce manuscrit, je présente ces dispositifs et montre l’influence des différents paramètres laser sur l’efficacité de production du laser X-UV. L’étude expérimentale met tout d’abord en évidence une augmentation significative de l’énergie et de la durée de vie dela source laser X-UV en présence d’une préimpulsion.Dans ce contexte, un dispositif a été expérimenté permettant de générer au sein d’un unique faisceau laser, les deux principales impulsions précédées de la pré-impulsion, tout en gardant un contrôle sur leurs caractéristiques spectro-temporelles.Une approche alternative a été expérimentée dans laquelle un laser annexe « Q-switch » à bas coût est utilisé pour générer un plasma peu dense avecde faibles gradients de densité. Ce dernier dispositif a montré d’excellentes performances sur une large plage de longueur d’onde, et a été utilisé pour réaliser une expérience d’injection d’harmoniques d’ordre élevé, générées sur la voies econdaire à partir d’une cellule de gaz d’Argon.Une amélioration notable des caractéristiques spatiales et de la cohérence temporelle du laserX-UV a pu être observée.

The continuous progress in laser installations has already lead to ultra-short pulses capable of achieving very high focalized intensities (I>1018 W/cm²). At these intensities, matter presents new non-linear behaviours, due to the fact that the electrons are accelerated to relativistic speeds. The experimental access to this interaction regime on solid targets has long been forbidden because of the presence, alongside the femtoseconde pulse, of a pedestal (mainly due to the amplified spontaneous emission (ASE) which occurs in the laser chain) intense enough to modify the state of the target.In this thesis, we first characterized, both experimentally and theoretically, a device which allows an improvement of the temporal contrast of the pulse: the Plasma Mirror. It consists in adjusting the focusing of the pulse on a dielectric target, so that the pedestal is mainly transmitted, while the main pulse is reflected by the overcritical plasma that it forms at the surface. The implementation of such a device on the UHI 10 laser facility (CEA Saclay – 10 TW – 60 fs) then allowed us to study the interaction between ultra-intense, high contrast pulses with solid targets.In a first part, we managed to generate and characterize dense plasmas resulting directly from the interaction between the main pulse and very thin foils (100 nm). This characterization was realized by using an XUV source obtained by high order harmonics generation in a rare gas jet. In a second part, we studied experimentally the phenomenon of high order harmonics generation on solid targets, which is still badly understood, but could potentially lead to a new kind of energetic ultra-short XUV sources., Les progrès continus des installations laser ont permis l'obtention d'impulsions ultra-brèves atteignant des intensités focalisées très élevées (I>1018 W/cm²). A ces intensités, la matière présente des comportements non-linéaires nouveaux, les électrons atteignant des vitesses relativistes. L'accès expérimental à ce régime d'interaction sur des cibles solides a longtemps été interdit en raison de la présence autour de l'impulsion femtoseconde d'un piédestal (dû notamment à l'émission spontanée amplifiée (ASE) présente dans la chaîne laser) suffisamment intense pour modifier l'état de la cible.Dans cette thèse, nous avons tout d'abord caractérisé, expérimentalement et théoriquement, un dispositif améliorant le contraste temporel de l'impulsion : le Miroir Plasma. Celui-ci consiste à focaliser l'impulsion sur une cible diélectrique de sorte que le piédestal est transmis, alors que l'impulsion principale est réfléchie par le plasma surcritique formé à la surface. Son installation sur le laser UHI 10 (CEA Saclay –10 TW– 60 fs) nous a alors permis d'étudier l'interaction d'impulsions ultra-intenses à fort contraste temporel avec des cibles solides. Dans un premier temps, nous avons réussi à générer des plasmas denses résultant de l'interaction directe de l'impulsion principale avec des cibles minces (100 nm). Leur caractérisation a été réalisée au moyen d'une source XUV obtenue par génération d'harmoniques d'ordre élevé dans un jet de gaz rare. Dans un second temps, nous avons étudié expérimentalement le phénomène de génération d'harmoniques d'ordre élevé sur cible solide, encore mal compris, mais qui potentiellement fournira une nouvelle source XUV ultra-courte et intense.

The topic of this thesis work concerns the design and the characterization of an efficient device devoted to the temporal contrast improvement for ultra-intense femtosecond laser pulses. The contrast is defined as the intensity ratio between the main femtosecond pulse and its nanosecond pedestal. This pedestal is the amplified spontaneous emission (ASE), inherent with laser amplification mechanism. The ASE background has dramatic effects for laser-matter interactions on a solid target.The presented work consists in the theoretical and experimental study of a temporal filter based on a third order nonlinear effect acting on the pulse polarization. We have studied several kinds of nonlinear filters. The selected device is based on the process of cross-polarized wave generation (XPW) in crystals with an anisotropic third-order nonlinear susceptibility. This nonlinear filter has been experimented on various femtosecond systems. It allows a contrast improvement of several orders of magnitude, as demonstrated by temporal profiles measurements on a large intensity dynamic. A device to improve the nonlinear process conversion efficiency, it means the filter transmission, has also been achieved. This method is based on constructive interferences between XPW signals generated in different crystals. This setup has made it possible to reach experimentally the maximum theoretical efficiency ( > 20%) and in the same time ensures the system stability. At least, we have demonstrated that the filter preserves, or even improves, spectral and spatial qualities of the laser pulse.These results are thus particularly promising and allow contemplating the implementation of the filter in current femtosecond systems., Ce travail de thèse a porté sur la conception et la caractérisation d'un dispositif efficace pour l'amélioration du contraste d'impulsions laser femtosecondes ultra-intenses. La notion de contraste désigne le rapport d'intensité entre l'impulsion proprement dite et son piédestal, de durée nanoseconde. Ce piédestal est constitué par l'émission spontanée amplifiée (ASE pour Amplified Spontaneous Emission), inhérent au mécanisme d'amplification laser et particulièrement néfaste pour les interactions laser-matière sur cible solide.Le travail présenté consiste en l'étude théorique et expérimentale d'un filtre temporel basé sur un effet non linéaire du troisième ordre, agissant sur la polarisation de l'impulsion. Nous avons étudié plusieurs déclinaisons de ce principe. Le dispositif finalement retenu repose sur la génération d'une onde polarisée orthogonalement (XPW) dans des matériaux cristallins dont la susceptibilité non linéaire d'ordre trois est anisotrope. Ce filtre non linéaire a été testé sur différents systèmes femtosecondes et permet l'amélioration du contraste sur plusieurs ordres de grandeur, comme le confirment les mesures de profils temporels sur une grande dynamique réalisées après filtrage. Nous avons également conçu un dispositif pour optimiser l'efficacité de conversion du processus non linéaire, c'est-à-dire la transmission du filtre. Cette méthode consiste à générer des interférences constructives entre les signaux XPW émis dans des cristaux distincts. Dans ces conditions, l'efficacité de transmission théorique (supérieure à 20%) est atteinte expérimentalement et dans le même temps la stabilité du système est assurée. Nous avons enfin démontré que le filtre préserve, voire améliore, les qualités spectrales et spatiales de l'impulsion. Ces résultats sont donc particulièrement prometteurs et permettent d'envisager l'implémentation définitive du filtre dans les systèmes femtosecondes.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

This thesis has been carried out in the framework of the international development of high peak power ultrafast laser sources (TW to PW) that push forward the limits in terms of focused light intensity on target (>10^19 W/cm²). The chirped-pulse amplification (CPA) technique commonly used to amplify femtosecond laser pulses introduces spatio-temporal couplings (STC) in the event of imperfect alignment in the stretcher or compressor elements inside the amplification chain. These STC greatly reduce the peak power at focus. Controlling the temporal contrast of the pulse over several tens of picoseconds and with a high dynamic range is necessary in order to accurately know the laser-matter interaction conditions during experiments.Several techniques for spatio-temporal characterization of femtosecond pulses were studied during this thesis. The TERMITES technique showed its limits due to the experimental conditions inherent to TW and PW lasers (shot-to-shot and pointing fluctuations) and the maximum intrinsic dynamic range.The second technique is the extension of the Self-Referenced Spectral Interferometry with extended time excursion (SRSI-ETE) that aims at characterizing in single-shot both the spatio-temporal shape (in one transverse dimension) and the temporal contrast of the incident pulse. This technique is based on the spatio-temporal filtering by the cross-polarized wave (XPW) generation. Filtering is only effective for weak distortions and experimental measurements could not reconstruct the spatio-temporal shape of the pulse at the compressor output. However, the single-shot measurement of the temporal contrast of the pulse on ±37 ps and a dynamic range of 10^8 were validated by comparing results with a third order autocorrelator.The novel proposed technique, named CROISSANT, relies on the observation of the spatio-spectral intensity of the XPW pulse. Experimental results could characterize in a single laser shot the spatio-temporal shape of the pulse with high sensitivity. The method for identifying the specific STC and its correction method is given for both first- and second-order STC., Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement international de sources laser ultrarapides à fortes puissances crêtes (TW et PW) qui repoussent les limites en termes de puissances surfaciques obtenues sur cible après focalisation (>10^19W/cm^2). La technique d’amplification par dérive de fréquence (CPA) pour amplifier l’ énergie d’impulsions femtosecondes introduit des couplages spatio-temporels (CST) en cas d’alignement imparfait élémentsclés de la chaîne d’amplification, tels que l’ étireur ou le compresseur. Affectant la forme de l’impulsion, ces distorsions spatio-temporelles réduisent fortement la puissance crête au foyer. Or, le contrôle du profil temporel de l’impulsion sur plusieurs dizaines de picosecondes et une large dynamique est nécessaire afin de connaître précisément les conditions d’interaction del’impulsion avec la matière lors d’expériences.Plusieurs techniques de caractérisation spatio-temporelle ont été étudiées durant cette thèse. La technique TERMITES a montré ses limites de par lesconditions expérimentales inhérentes aux lasers TW et PW (fluctuations d’énergie tir-à-tir, pointé) et de par la dynamique intrinsèque maximale de mesure. La deuxième technique est l’interférométrie spectrale auto-référencée à excursion temporelle étendue (SRSI-ETE) qui a pour ambition de caractériser enmono-coup spatio-temporellement selon une dimension transverse l’impulsion, ainsi que son contraste temporel. Cette technique repose sur le filtrage spatio-temporel d’une réplique de l’impulsion par l’effet non-linéaire du troisième ordre de génération d’onde polarisée croisée (XPW). Le filtrage n’est efficaceque pour de faibles distorsions et des mesures expérimentales n’ont pas permis de reconstruire la forme spatio-temporelle de l’impulsion en sortie de compresseur. Toutefois, la mesure mono-coup du contraste temporel de l’impulsion sur ±37 ps et une dynamique de 10^8 a été validée en comparant avec un autocorrélateur du troisième ordre.La nouvelle technique proposée, appelée CROISSANT, repose sur l’observation de l’intensité spatio-spectrale de l’impulsion générée par l’effet XPW. Des mesuresexpérimentales ont permis de caractériser en mono-coup la forme spatio-temporelle d’impulsions femtosecondes avec une grande sensibilité. La méthodepour identifier les distorsions et les corriger est donnée pour les CST du premier et du deuxième ordre.

The laser speckle is an interference effect that has been considered as a main drawback in the use of coherent light sources. However, for a specific set of applications, this effect can become a source of information. Among these applications there are the biomedical ones. The laser speckle has been used for decades to monitor microvascular blood flow but only now starts to be considered as a method that can also be used for macrocirculation parameters extraction. This work first aims at demonstrating that laser speckle can be used for macrocirculation assessment with good reliability, using the same technique as the one employed in microcirculation assessment. The use of the same methods could lead to a rapid inclusion of this new evaluation in the existing devices. Furthermore, one of the most important laser speckle issues, that prevents a fully quantitative analysis, is the effect of static scatterers. This type of scatterers strongly influences the speckle contrast, leading to a wrong interpretation of the data. The second objective of this work is to study the effect of statics catterers on the laser speckle correlation and contrast. Our results show that the laser speckle is an interesting phenomenon to extract hemodynamic parameters in the macrocirculation. This work also demonstrates that the laser speckle correlation is able to estimate the ratio between static/dynamic scatterers with good reliability. Moreover, the temporal speckle contrast achieved a very good performance in discerning dynamic scatterers with different velocities.; Le speckle laser est un effet d'interférence longtemps considéré comme néfaste lors de l'utilisation de sources de lumière cohérente. Cependant, pour certaines applications, cet effet peut être bénéfique et utilisé comme source d'information. C’est le cas du domaine biomédical.Ainsi, le speckle laser est utilisé depuis des décennies pour la surveillance du flux sanguin microvasculaire. Il commence à être considéré aussi pour l'extraction de paramètres de la macrocirculation sanguine. Ce travail vise donc tout d’abord à démontrer que le speckle laser permet d'évaluer les paramètres hémodynamiques de la macrocirculation avec fiabilité et à partir d’une technique identique à celle employée dans l’étude de la microcirculation. Ceci conduira à une intégration rapide du dispositif dans les instruments existants. Par ailleurs, l'un des problèmes les plus importants du speckle laser,empêchant l’obtention d’une analyse totalement quantitative, est l'effet des diffuseurs statiques. Ce type de diffuseurs influence fortement le contraste de speckle, conduisant à une mauvaise interprétation des données. Le second objectif de ce travail est donc d'étudier l'effet des diffuseurs statiques sur la corrélation et le contraste du speckle laser. Nos résultats montrent tout d’abord que le speckle laser est un phénomène intéressant pour extraire les paramètres hémodynamiques de la macrocirculation. Par ailleurs, nos études révèlent que le calcul de la corrélation du speckle laser permet d'estimer le rapport entre diffuseurs statiques / dynamiques avec une bonne fiabilité. En outre, le contraste temporel permet de déterminer les diffuseurs dynamiques possédant des vitesses différentes.

The framework of this thesis is the design and development of a TW-class, high-repetition rate, CEP-stabilized, few-cycle laser system devoted to attosecond physics. Few-cycle pulses includes only a few oscillations of the carrier wave (duration about 5 fs for 800nm central wavelength) and are not directly available at the output of typical femtosecond sources. One of the most popular techniques used for producing such pulses with high spatial quality is nonlinear spectral broadening in a gas-filled hollow-core fiber followed by temporal compression with chirped mirrors. However, as the input pulse energy approaches the milliJoule level, both the transmission and stability of hollow fiber compressors rapidly drop with the onset of self-focusing and ionization. A way of overcoming this limitation is to divide the input pulse into several lower energy replicas that can be subsequently recombined after independent spectral broadening in the fiber. In this thesis, the passive coherent combining of millijoule energy laser pulses down to few-cycle duration in a gas-filled hollow fiber is demonstrated for the first time. High combining efficiency is achieved by using carefully oriented calcite plates for temporal pulse division and recombination. Carrier-envelope phase (CEP)- stable, 6-fs, 800-nm pulses with more than 0.6 mJ energy were routinely generated in the case of twofold division and recombination. A detailed theoretical and experimental analysis of this temporal multiplexing technique is proposed to explain the conditions required for producing few-cycle pulses with high fidelity. In particular, an interferometric method for measuring the relative spectral phase between two replicas is demonstrated. This gives a measure of the phase mismatch in the combining plate, as well as that induced by eventual cross-phase modulation or ionization during propagation in the fiber. The effects degrading the combining process, as polarization change or nonlinear interactions between pulse replicas are analyzed in details. A method is proposed to overcome these limitations, even in the critical case of fourfold pulse division and combination., Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement d’une source laser TW, de cadence élevée, stabilisée en phase, et délivrant des impulsions de quelques cycles optiques pour explorer la physique attoseconde. De telles impulsions contiennent seulement quelques oscillations de l’onde porteuse (durée de 5 fs à une longueur d’onde centrale de 800 nm) et ne sont pas directement disponibles à la sortie d’une source laser femtoseconde classique. Une technique de post-compression efficace pour obtenir de telles impulsions consiste à élargir le spectre des impulsions laser par automodulation de phase dans une fibre creuse remplie de gaz, puis à compenser la phase spectrale introduite avec des miroirs chirpés. Cette technique convient à des impulsions dont l’énergie est inférieure au millijoule. Au-delà, la transmission et la stabilité du compresseur chutent fortement à cause d'effets non linéaires tels que l'autofocalisation et l'ionisation. Pour comprimer des impulsions énergétiques et dont la phase de l’enveloppe est stabilisée par rapport à la porteuse (stabilisation de la CEP), il est possible de diviser l'impulsion initiale en plusieurs répliques d'énergie moindre et de réduire ainsi l'intensité crête en entrée de fibre. Le spectre de chaque réplique est alors élargi indépendamment. Dans le cadre de cette thèse, la combinaison cohérente passive d'impulsions de quelques cycles optiques issues d'une fibre creuse remplie de gaz est démontrée pour la première fois. L'utilisation de lames biréfringentes (calcite) dont l’orientation est soigneusement déterminée permet de générer et combiner des répliques avec une efficacité élevée. Ainsi, dans le cas d’une division en deux répliques, des impulsions stabilisées en phase (CEP), de durée 6 fs et d'énergie 0.6 mJ ont été générées de manière fiable et reproductible. L’étude détaillée de cette technique, aussi bien théorique qu’expérimentale, a permis de mettre en évidence les conditions requises pour générer des impulsions de quelques cycles optiques et présentant un bon contraste temporel. Plus précisément, la phase spectrale relative entre les répliques peut être mesurée à l'aide d'une méthode interférométrique permettant de quantifier les déphasages résiduels dus à la lame qui recombine les répliques, ainsi que ceux induits lors de la propagation dans la fibre par d'éventuels effets de modulation de phase croisée ou d'ionisation. Les effets qui affectent le processus de combinaison des répliques, tels que les modifications des états de polarisation des répliques ou bien les interactions non linéaires entre les répliques, sont analysés en détail. Une méthode est proposée pour minimiser ces effets, même dans le cas plus critique de la division et combinaison d'impulsions à quatre répliques.

L'emission X de la couche K des agregats de l'argon irradies par des impulsions laser de 10 17 W cm -2 etait resolue spectralement et examinee en fonction de differents parametres laser et agregats. Un effort particulier etait d'abord consacre au controle de la focalisation du laser dans le jet d'agregats, et du contraste temporel de l'impulsion laser, comme ces deux parametres etaient observes d'avoir une influence drastique sur l'emission X. Le rayon moyen des agregats etait ensuite varie de 200 a 350 ○, et aussi la duree des impulsions laser de 30 fs a 2 ps (largeur a mi-hauteur). L'emission X etait observee d'atteindre une valeur maximale pour une certaine duree de l'impulsion laser (autour de quelques 100 fs), qui augmentait avec le rayon moyen des agregats. Ces observations pouvaient etre comprises en termes d'un effet de resonance en fonction de la densite electronique. La duree de l'emission X etait aussi examinee audessus de 3 keV avec un camera a balayage (resolution d'environ 1 ps a 1 kHz). Cette duree etait trouvee d'etre environ 2 ps (largeur a mi-hauteur) pour les conditions optimales d'emission X.

The Apollon-10 PW laser chain is a large-scale project aimed at delivering 10 PW pulses to reach intensities of 10^22 W/cm^2. State of the art, high intensity lasers based solely on chirped pulse amplification (CPA) and titanium sapphire (Ti:Sa) crystals are limited to peak powers reaching 1.3 PW with 30-fs pulses as a result of gain narrowing in the amplifiers. To access the multipetawatt regime, gain narrowing can be suppressed with an alternative amplification technique called optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA), offering a broader gain bandwidth and pulse durations as short as 10 fs. The Apollon-10 PW laser will exploit a hybrid OPCPA-Ti:Sa-CPA strategy to attain 10-PW pulses with 150 J and 15 fs. It will have two high-gain, low-energy amplification stages (10 fs ,100 mJ range) based on OPCPA in the picosecond and nanosecond timescale and afterwards, and will use Ti:Sa for power amplification to the 100-Joule level.Work in this thesis involves the progression of the development on the Apollon-10 PW front end and is focused on the development of a high contrast, ultrashort seed source supporting 10-fs pulses, stretching these pulses prior to OPCPA and the implementation of the picosecond OPCPA stage with a target of achieving 10-mJ pulses and maintaining its bandwidth. To achieve the final goal of 15-fs, 150-J pulses, the seed source must have a bandwidth supporting 10-fs and a temporal contrast of at least 10^10. Thus from an initial commercial Ti:Sa source delivering 25-fs pulses with a contrast of 10^8, spectral broadening via self-phase modulation and contrast enhancement with cross polarized (XPW) generation was performed. Subsequently, the seed pulses were stretched to a few picoseconds to match the pump for picosecond OPCPA. Strecher designs using an acousto-optic programmable dispersive filter (dazzler) for phase control in this purpose are studied. A compact and straightforward compressor using BK7 glass is used and an associated compressor for pulse monitoring was also studied. Lastly, the picosecond OPCPA stage was implemented in single and dual stage configurations.; La chaîne laser Apollon 10PW est un projet de grande envergure visant à fournir des impulsions de 10 PW et atteindre des intensités sur cibles de 10^22 W/cm^2. Dans l’état de l'art actuel, les lasers à dérive de fréquence (CPA) de haute intensité à base de cristaux titane saphir (Ti:Sa), sont limités à des puissances de crête de 1,3 PW pour des impulsions de 30-fs, en raison du rétrécissement spectral par gain dans les amplificateurs. Pour accéder au régime multipetawatt, le rétrécissement de gain doit être évité. Pour cela une technique alternative d’amplification appelée amplification paramétrique optique d'impulsions à dérive de fréquence (OPCPA) est utilisée. Elle offre la possibilité d’amplifier sur des très larges bandes spectrales de gain et d’accéder à des durées d'impulsion aussi courtes que 10 fs. Le laser Appolon 10 PW exploite une technologie hybride d’OPCPA et de Ti:Sa-CPA pour atteindre in fine des impulsions de 15 fs avec une énergie de 150 J. L’OPCPA est réalisé essentiellement sur les étages d'amplification de basse énergie et de très fort gain (ou le rétrécissement par le gain se fait le plus ressentir), ceci pour obtenir des impulsions de 100 mJ, 10 fs. Deux étages OPCPA sont préus ; le premier en régime picoseconde, le second en régime nanoseconde, et subséquemment on utilisera le Ti:Sa pour l'amplification de très haute énergie pour atteindre le régime multi-Joule.Les travaux de cette thèse porte sur le pilote OPCPA du laser Apollon-10 PW et se concentre sur le développement d’une source d’impulsions ultra-courtes avec un contraste élevé. Pour atteindre l’objectif final de 15 fs, 150 J, le pilote doit permettre l’obtention d’impulsions dont le spectre supporte des durées de 10 fs, ceci avec un contraste temporel d'au moins 10^10. Dans cette thèse nous nous intéressons à la mise en œuvre des premiers étages du pilote. Ce travail concerne les étages de compression, de nettoyage d’impulsions et d’amplification OPCPA en régime picoseconde. Ainsi, en partant d'une source commerciale Ti:Sa délivrant des impulsions de 25-fs avec un contraste de 10^8, nous réalisons tout d’abord un élargissement spectral par auto-modulation de phase et une amélioration du contraste par génération de polarisation croisée (XPW). Ensuite, nous nous intéressons aux différents étireurs ps possibles incluant un filtre dispersif programmable (dazzler) en vue d’injecter l’OPCPA picoseconde de manière optimale. La solution directe utilisant un bloc de verre BK7 a été retenue et son association avec un compresseur compact pour le diagnostique de la compressibilité a été étudiée. Enfin, l’amplificateur OPCPA ps a été mis en œuvre dans des configurations à simple et double étages.

The Apollon-10 PW laser chain is a large-scale project aimed at delivering 10 PW pulses to reach intensities of 10^22 W/cm^2. State of the art, high intensity lasers based solely on chirped pulse amplification (CPA) and titanium sapphire (Ti:Sa) crystals are limited to peak powers reaching 1.3 PW with 30-fs pulses as a result of gain narrowing in the amplifiers. To access the multipetawatt regime, gain narrowing can be suppressed with an alternative amplification technique called optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA), offering a broader gain bandwidth and pulse durations as short as 10 fs. The Apollon-10 PW laser will exploit a hybrid OPCPA-Ti:Sa-CPA strategy to attain 10-PW pulses with 150 J and 15 fs. It will have two high-gain, low-energy amplification stages (10 fs ,100 mJ range) based on OPCPA in the picosecond and nanosecond timescale and afterwards, and will use Ti:Sa for power amplification to the 100-Joule level.Work in this thesis involves the progression of the development on the Apollon-10 PW front end and is focused on the development of a high contrast, ultrashort seed source supporting 10-fs pulses, stretching these pulses prior to OPCPA and the implementation of the picosecond OPCPA stage with a target of achieving 10-mJ pulses and maintaining its bandwidth. To achieve the final goal of 15-fs, 150-J pulses, the seed source must have a bandwidth supporting 10-fs and a temporal contrast of at least 10^10. Thus from an initial commercial Ti:Sa source delivering 25-fs pulses with a contrast of 10^8, spectral broadening via self-phase modulation and contrast enhancement with cross polarized (XPW) generation was performed. Subsequently, the seed pulses were stretched to a few picoseconds to match the pump for picosecond OPCPA. Strecher designs using an acousto-optic programmable dispersive filter (dazzler) for phase control in this purpose are studied. A compact and straightforward compressor using BK7 glass is used and an associated compressor for pulse monitoring was also studied. Lastly, the picosecond OPCPA stage was implemented in single and dual stage configurations.; La chaîne laser Apollon 10PW est un projet de grande envergure visant à fournir des impulsions de 10 PW et atteindre des intensités sur cibles de 10^22 W/cm^2. Dans l’état de l'art actuel, les lasers à dérive de fréquence (CPA) de haute intensité à base de cristaux titane saphir (Ti:Sa), sont limités à des puissances de crête de 1,3 PW pour des impulsions de 30-fs, en raison du rétrécissement spectral par gain dans les amplificateurs. Pour accéder au régime multipetawatt, le rétrécissement de gain doit être évité. Pour cela une technique alternative d’amplification appelée amplification paramétrique optique d'impulsions à dérive de fréquence (OPCPA) est utilisée. Elle offre la possibilité d’amplifier sur des très larges bandes spectrales de gain et d’accéder à des durées d'impulsion aussi courtes que 10 fs. Le laser Appolon 10 PW exploite une technologie hybride d’OPCPA et de Ti:Sa-CPA pour atteindre in fine des impulsions de 15 fs avec une énergie de 150 J. L’OPCPA est réalisé essentiellement sur les étages d'amplification de basse énergie et de très fort gain (ou le rétrécissement par le gain se fait le plus ressentir), ceci pour obtenir des impulsions de 100 mJ, 10 fs. Deux étages OPCPA sont préus ; le premier en régime picoseconde, le second en régime nanoseconde, et subséquemment on utilisera le Ti:Sa pour l'amplification de très haute énergie pour atteindre le régime multi-Joule.Les travaux de cette thèse porte sur le pilote OPCPA du laser Apollon-10 PW et se concentre sur le développement d’une source d’impulsions ultra-courtes avec un contraste élevé. Pour atteindre l’objectif final de 15 fs, 150 J, le pilote doit permettre l’obtention d’impulsions dont le spectre supporte des durées de 10 fs, ceci avec un contraste temporel d'au moins 10^10. Dans cette thèse nous nous intéressons à la mise en œuvre des premiers étages du pilote. Ce travail concerne les étages de compression, de nettoyage d’impulsions et d’amplification OPCPA en régime picoseconde. Ainsi, en partant d'une source commerciale Ti:Sa délivrant des impulsions de 25-fs avec un contraste de 10^8, nous réalisons tout d’abord un élargissement spectral par auto-modulation de phase et une amélioration du contraste par génération de polarisation croisée (XPW). Ensuite, nous nous intéressons aux différents étireurs ps possibles incluant un filtre dispersif programmable (dazzler) en vue d’injecter l’OPCPA picoseconde de manière optimale. La solution directe utilisant un bloc de verre BK7 a été retenue et son association avec un compresseur compact pour le diagnostique de la compressibilité a été étudiée. Enfin, l’amplificateur OPCPA ps a été mis en œuvre dans des configurations à simple et double étages.

Cet article examine la construction d’un aspect du système temporel chez un enfant bilingue pendant une période de développement rapide d’une de ses langues, l’anglais. Comme chez beaucoup d’enfants bilingues, on constate un déséquilibre très important entre ses deux langues, l’anglais et le français, avec le français en position de langue nettement dominante en production. A l’âge de 3;6, lors d’un séjour de deux mois en pays anglophone, l’anglais progresse de façon spectaculaire. Le travail présenté ici retrace l’évolution de l’auxiliaire BE (être), dont la trajectoire développementale diverge sensiblement de celle d’un enfant anglophone. Trois hypothèses sont envisagées. Parmi elles, l’hypothèse sémantique et l’hypothèse du contraste temporel pourraient rendre compte partiellement de la trajectoire développementale. Toutefois, on ne peut exclure la possibilité d’un transfert de la langue dominante. This article presents a case study of a young bilingual child’s acquisition of temporality in her weak language, English. This child presents an extreme case of language dominance, with French being very dominant in the child’s production until 3;6 when she spent two months in an English-speaking country. The question addressed is : does this child’s English temporal encoding system develop as reported for many English-speaking monolingual children 7 The answer to this question is no : unlike many monolingual children, this child uses auxiliaries very precociously to encode temporal distinctions. Three hypotheses are examined. Two of these, a semantic hypothesis and a temporal contrast hypothesis, seem to work together to explain the child’s development. However, the possiblity of a transfer of knowledge from her strong language, French, cannot be excluded.

Cet article se focalise sur la transition entre l’expression lexicale et l’expression grammaticale des relations temporelles, en discutant les résultats de recherches récentes basées sur une partie des données ESF, notamment en français et en néerlandais L2. Les données prises en compte révèlent deux parcours acquisitionnels à première vue très différents : en néerlandais L2 (apprenants turcs et marocains) l’émergence d’une morphologie verbale fonctionnelle conduit à une étape intermédiaire caractérisée par la combinaison de deux morphèmes libres qui encodent séparément les valeurs de temps/aspect ; en français L2 (apprenants hispanophones), les premières formes d’auxiliaire semblent avoir une valeur temporelle, alors que certaines distinctions aspectuelles sont exprimées par l’adverbe de contraste temporel déjà. Nous suggérons que les deux parcours reflètent une tendance dévelop­pementale commune, spécifique à l’apprenant, à traiter séparément les valeurs complexes de la flexion verbale : les composantes temporelle et aspectuelle seraient encodées d’abord de manière analytique — soit par deux morphèmes libres, soit par une forme verbale associée à un marqueur lexical spécialisé — avant de pouvoir fusionner dans la morphologie verbale. This article focuses on the transition between lexical and grammatical expression of temporal relations, by discussing the results of recent research based on some of the ESF project, namely French and Dutch L2.Learner production reveals two acquisitional paths which are apparently very different : in Dutch L2 (Turkish and Moroccan Arabic learners) the emergence of a functional verb morphology leads to an intermediary stage where a combination of two free morphemes encodes separately tense and aspect oppositions ; in French L2 (Spanish-speaking learners), the first auxiliaries seem to have a temporal value, whereas some aspectual distinctions are expressed by the adverb of temporal contrast déjà.We suggest that both acquisitional paths can be accounted for by a learner-specific common tendency to deal separately with the complex values of verb inflection : the temporal and aspectual components would be encoded first in an analytic way – either by two free morphemes or by a verb form combined with a specialized lexical marker — before being packaged into one verbal form.

Pulse compression diffraction gratings represent currently an important bottleneck for the development of energetic high-intensity Petawatt laser. Indeed, the laser-induced damage threshold of standard gold-coated gratings and the diffraction efficiency are limited. That's why we have developed a new generation of diffraction gratings: ! multilayer dielectric (MLD) gratings. Studies of MLD g! ratings applied to the Pico2000 laser project are the first part of my thesis work. On the other hand, diffraction gratings for pulse compression need to have meter-scale size. As an alternative of large dimension gratings, we have studied the principle of grating tiling by coherent addition. Tiled grating experiments with an interferometric technique are presented and also the demonstration of multi-Terawatt pulse compression by grating tiling. The last topic concerned the temporal control of Pico2000 laser pulse for the petawatt regime: temporal contrast and spectral pulse shaping., Les réseaux de diffraction pour la compression d'impulsions constituent actuellement un verrou technologique pour le développement des chaînes laser de puissance énergétiques dans le régime Petawatt. En effet, la tenue au flux laser et les dimensions des réseaux métalliques actuels sont limitées. C'est pourquoi, une nouvelle génération de réseaux de diffraction à multicouches diélectriques (MLD) a été développée. Ce travail d'étude et de caractérisation des réseaux MLD pour le laser Petawatt Pico2000 du LULI constitue la première partie de ma thèse. D'autre part, les réseaux de diffraction pour la compression d'impulsions Petawatt doivent avoir des dimensions de l'ordre du mètre, ce qui complique les procédés de fabrication et de caractérisation. Comme alternative! aux grands réseaux, le concept de la mise en phase de réseaux de diffraction a été étudié. Les différents résultats obtenus sur la mise en phase en lumière monochromatique par technique interférométrique sont exposés ainsi que la démonstration de la compression d'impulsions multi-terawatt par mosaïques de réseaux. Une étude du contrôle temporel des impulsions du laser Pico2000 a également été réalisée, portant sur la thématique du contraste temporel et sur la mise en forme spectrale des impulsions.

National audience; This article focuses on the transition between lexical and grammatical expression of temporal relations, by discussing the results of recent research based on some of the ESF project, namely French and Dutch L2. Learner production reveals two acquisitional paths which are apparently very different : in Dutch L2 (Turkish and Moroccan Arabic learners) the emergence of a functional verb morphology leads to an intermediary stage where a combination of two free morphemes encodes separately tense and aspect oppositions ; in French L2 (Spanish-speaking learners), the first auxiliaries seem to have a temporal value, whereas some aspectual distinctions are expressed by the adverb of temporal contrast déjà.We suggest that both acquisitional paths can be accounted for by a learner¬specific common tendency to deal separately with the complex values of verb inflection : the temporal and aspectual components would be encoded first in an analytic way — either by two free morphemes or by a verb form combined with a specialized lexical marker — before being packaged into one verbal form.; Cet article se focalise sur la transition entre l'expression lexicale et l'expression grammaticale des relations temporelles, en discutant les résultats de recherches récentes basées sur une partie des données ESF, notamment en français et en néerlandais L2. Les données prises en compte révèlent deux parcours acquisitionnels à première vue très différents : en néerlandais L2 (apprenants turcs et marocains) l'émergence d'une morphologie verbale fonctionnelle conduit à une étape intermédiaire caractérisée par la combinaison de deux morphèmes libres qui encodent séparément les valeurs de temps/aspect ; en français L2 (apprenants hispanophones), les premières formes d'auxiliaire semblent avoir une valeur temporelle, alors que certaines distinctions aspectuelles sont exprimées par l'adverbe de contraste temporel déjà. Nous suggérons que les deux parcours reflètent une tendance dévelop¬pementale commune, spécifique à l'apprenant, à traiter séparément les valeurs complexes de la flexion verbale : les composantes temporelle et aspectuelle seraient encodées d'abord de manière analytique — soit par deux morphèmes libres, soit par une forme verbale associée à un marqueur lexical spécialisé —avant de pouvoir fusionner dans la morphologie verbale.

Like the well known Ti:Sapphire laser medium, some optical parametric amplifiers (OPA) exhibit gain bandwidths large enough to generate and amplify optical pulses among the shortest (In the first section, the three wave mixing process is studied from a theoretical point of view, the plane wave solutions in a bulk non linear crystal are derived and a geometrical interpretation is given. Periodically poled non linear crystals are also studied as well as quasi-phase matching.The second section is dedicated to the experimental study of optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA) at 1054nm. Two high gain (>106) preamplifiers, based on bulk BBO and PPLN crystals, are studied and compared. The question of temporal pulse contrast – a key issue for ultra-high intensity laser chains – is extensively studied. The contrast of several OPCPA systems is compared and its various contributions (parametric fluorescence, amplitude noise of the pump pulse) are identified and quantified.The last section of this work deals with continuous mode-locked optical parametric oscillators (ML-OPO), as well from a theoretical point of view than from an experimental point of view. The first quasi-continuous, actively mode-locked and doubly resonant ML-OPO is demonstrated at 1 micron., A l'instar du Ti:saphir, certains amplificateurs paramétriques optiques (OPA) possèdent des bandes de gain suffisamment larges pour générer et amplifier des impulsions optiques parmi les plus courtes (La première partie de ce mémoire est consacrée à un rappel de la physique du mélange à trois ondes dans les cristaux massifs, suivi d'une interprétation géométrique des solutions obtenues en ondes planes. La seconde partie est consacrée à l'étude expérimentale des performances de l'amplification paramétrique optique à dérive de fréquence (OPCPA) à 1054 nm.. Deux préamplificateurs OPCPA présentant des gains supérieurs à 106, l'un à base de cristaux massifs de BBO, l'autre à base de PPLN, sont étudiés et comparés expérimentalement. La question du contraste temporel des impulsions amplifiées par OPCPA – question centrale pour les sources ultra-intenses – fait l'objet d'études théoriques et expérimentales spécifiques. Le contraste de plusieurs sources OPCPA sont comparés et ses diverses composantes (fluorescence paramétrique, bruit d'amplitude sur l'impulsion de pompe) sont identifiées et quantifiées.La dernière partie du travail de thèse porte sur la possibilité de réaliser un oscillateur paramétrique optique à modes bloqués (ML-OPO) à partir d'une source de pompe continue. Ce travail comporte également un volet théorique et un volet expérimental : une étude théorique systématique des ML-OPO (simplement et doublement résonnants) et la première démonstration expérimentale d'un ML-OPO quasi-continu et doublement résonnant à 1 micron.

Mme. Sylvie JACQUEMOT : Ingénieur de l'Armement M. Philippe MARTIN : Ingénieur de recherche M. Fabien DORCHIES : Chargé de recherche M. Christian STENZ : Professeur M. Fabrice VALLEE : Directeur de recherche Mme. Dominique VERNHET : Directrice de recherche; Rare gas cluster jets are an intermediate medium between solid and gas targets. Laser-cluster jets interaction may generate a great number of energetic particles as X-rays, UV, high harmonics, ions, electrons and neutrons. To understand all the mechanisms involved in such an interaction we need to make a complete study of individual cluster response to an ultra-short laser pulse. We studied the laser interaction with our Argon cluster gas jet, which is well characterized in cluster size and density, to enlarge the knowledge of this interaction. We measured absorption, heating and X-ray emission spectra versus laser parameters and clusters size (~15-30 nm). We show that there is a strong refraction effect on laser propagation due to the residual gas density. This effect was confirmed by laser propagation simulation with a cylindrical 2D particle code WAKE. The role played by refraction was to limit maximum laser intensity on the focal spot and to increase interaction volume. By this way, X-ray emission was observed with laser intensity not so far from the ionization threshold (few 10$^14$ W.cm$^-2$). We also studied plasma expansion both at cluster scale and focal volume scale and deduced the deposited energy distribution as a function of time. Thanks to a simple hydrodynamic model, we used these results to study cluster expansion. X-ray emission is then simulated by TRANSPEC code in order to reproduce X-ray spectra and duration. Those results revealed an extremely brief X-ray emission consistent with a preliminary measure by streak camera (on ps scale).; Ce travail de thèse a consisté en l'étude et l'optimisation d'une source ultra-brève de rayonnement X dans la gamme multi-keV, issue de l'interaction d'un laser intense avec un jet d'agrégats d'Argon. Nous avons porté un intérêt tout particulier sur la caractérisation du jet d'agrégats d'Argon employé lors des expériences (densité totale, densité et taille moyenne des agrégats). L'étude de la propagation de l'impulsion laser dans le jet dense d'agrégats a révélé l'existence d'un effet lié à la réfraction dans le jet. L'absorption, le chauffage et les spectres d'émission X ont été étudiés en fonction des paramètres du laser femtoseconde (durée et énergie de l'impulsion laser, contraste temporel) et de la taille des agrégats (20 à 35 nm), dans le but d'optimiser la source de rayonnement X,. L'absorption et 'émission X présentent un optimum avec la durée laser consistant avec un modèle existant. Le contraste s'est avéré un paramètre crucial pour la production de rayonnement X. Un rendement énergétique très intéressant a été obtenu : 12 nJ de rayonnement X émis autour de 3 keV, pour 3 mJ d'énergie laser incidente. L'analyse de l'énergie moyenne déposée par agrégat est associée à une modélisation simple de l'expansion hydrodynamique de l'agrégat. Un code de physique atomique est utilisé pour tenter de reconstruire les spectres et pour analyser l'aspect temporel de la source X. La comparaison de ces calculs avec une expérience préliminaire montre une durée ultra-brève de l'émission X (de l'ordre de la ps).