Comment un long pulse laser a été compressé en un éclair ultra-court

Original: "Sub-2-Cycle, Terawatt Pulses via Double-Stage Multi-Pass Cell Compression of an Yb Laser"
arXiv:2609.04989v1 · 2026-09-04 · CC BY 4.0 · 1 min
La lumière traverse un gaz deux fois et devient 65 fois plus courte et des centaines de fois plus puissante.

Quand un forgeron actionne ses soufflets, l'air en sort en un jet puissant. On peut faire de même avec la lumière : prendre une longue impulsion laser et la comprimer pour la rendre plus courte et plus puissante. Des scientifiques en France ont compressé une impulsion d'un laser à l'ytterbium par un facteur 65. De 400 femtosecondes, elle est passée à 6,2 femtosecondes, et sa puissance a grimpé à 1,4 térawatt.

En 6,2 femtosecondes, la lumière ne parcourt que 1,86 micromètre. C'est moins que l'épaisseur d'un cheveu humain.

Comment cela fonctionne-t-il ? D'abord, le faisceau laser est envoyé à plusieurs reprises à travers une chambre remplie d'argon. Le gaz élargit le spectre de la lumière : de nouvelles couleurs apparaissent. Ensuite, des miroirs spéciaux réalignent ces couleurs, et l'impulsion se comprime. On répète la même opération avec de l'hélium. L'énergie est presque entièrement conservée : à la fin, il reste 12,5 millijoules sur les 18 initiaux.

Une impulsion aussi courte et puissante est nécessaire pour accélérer des électrons dans un plasma. Les accélérateurs conventionnels sont énormes, alors qu'un laser peut tenir sur une table. Cela pourrait être utile en médecine et pour tester la résistance des matériaux.

Une impulsion de 6,2 femtosecondes est si courte que la lumière ne parcourt que 1,86 micromètre pendant ce temps, soit moins que l'épaisseur d'un cheveu humain.

a_0 = 0.85 \sqrt{I[10^{18} \text{ Вт/см}^2] \lambda^2[\text{мкм}]}
Amplitude sans dimension du champ laser, déterminant le régime d'interaction avec le plasma ; pour a0 > 1, les électrons deviennent relativistes.
C = 0.59B + 1
Formule empirique reliant le facteur de compression C au déphasage non linéaire accumulé B ; pour C=65, il faut B≈100 rad.