Control of filamentation of intense femtosecond laser pulses propagating in air

Cette these porte sur la physique de la filamentation et le but final de cette etude est de controler le processus de filamentation. La distribution spectrale de la lumiere retrodiffusee par des filaments generes lors de la propagation dans l'air d'impulsion laser ultrabreve et intense est etudiee. Il est clairement demontre que la fluorescence des molecules de N2 et des ions N2+ est detectable en direction retrodiffusee. Le profil longitudinal de la colonne de plasma genere par un filament a l'echelle du laboratoire fut mesure simultanement par trois techniques differentes. Chacune de ces methodes sont basees sur des proprietes specifiques du filament, dont l'emission d'impulsions electromagnetiques, l'emission retrodiffusee de l'azote diatomique et la generation d'onde acoustique. Les avantages et les inconvenients de chacune de ces techniques seront analyses comparativement.; Lors de la propagation dans l'atmosphere, nous avons observe une sur-attenuation des impulsions laser ultrabreves et intenses comparativement aux impulsions longues (200 ps) pour une meme energie. Les donnees experimentales nous ont permis de determiner un coefficient effectif d'attenuation pour une decroissance exponentielle de l'energie laser en fonction de la distance de propagation. Nos observations ont menees a l'elaboration d'une nouvelle technique pour detecter la terminaison d'un filament dans l'atmosphere.; La longueur effective d'un filament (∼100 metres) due a la filamentation multiple, genere par des impulsions laser ultrabreves et intenses dans l'air, fut teledetectee en utilisant une technique lidar. Cette technique est basee sur la teledetection de la fluorescence des molecules excitees de l'azote le long de l'axe de propagation de l'impulsion laser. Ceci ouvre de nouvelles possibilites de mesurer la longueur de filaments s'etendant sur plusieurs centaines de metres dans l'atmosphere. Au cours de cette etude, nous avons observe le phenomene universel de competition entre plusieurs filaments. Nous avons demontre que le signal de fluorescence des molecules excitees au sein de la colonne de plasma contient des informations importantes sur la formation et l'interaction de ces filaments multiples. La fluorescence retrodiffusee du filament produisit des changements irreguliers d'une impulsion laser a une autre, lesquels ne peuvent pas etre expliquees par la fluctuation d'energie des impulsions lasers. (Abstract shortened by UMI.)...