Ultrashort pulse shaping by optical parametric chirped amplification.

Dans le cadre d'études menées autour du programme PETAL, nous avons développé de nouvelles architectures pour la pré-amplification d'impulsions par amplification paramétrique optique à dérive de fréquence (OPCPA). Dans ce travail, nous considérons l'OPCPA comme un moyen de contrôle et de mise en forme des impulsions. Nous suggérons trois architectures lasers qui aspirent chacune à répondre à des défauts de la technique OPCPA ou des chaînes dédiées à la FCI. Ainsi, nous pallions un possible défaut de recouvrement temporel entre les impulsions pompe et signal, lequel induit une mauvaise extraction d'énergie lors du processus paramétrique. Dans ce cadre, nous avons démontré qu'une cavité régénérative OPCPA, résonnante sur l'onde complémentaire, permet d'optimiser l'amplification. Au-delà ce système permet de produire un train de répliques amplifiées de l'onde signal. Notre second montage vise à pré-compenser le rétrécissement spectral par le gain en façonnant les impulsions signal au niveau de l'étage OPCPA dans les domaines spatial et spectral. Nous avons démontré que ceci pouvait être réalisé en mettant en forme temporellement et spatialement le faisceau pompe. Enfin, nous proposons un OPCPA basé sur l'adressage spatial et l'amplification uniforme des composantes spectrales dans un cristal à polarisation périodique de type éventail.The aim of this work is to propose new laser architectures based on optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA). Common goals of OPCPA pre-amplifiers are to reach high energy level while maintaining the spectrum width and to adapt geometry of the amplified beam to the high power laser chain optics. In this work, we consider OPCPA as a way to control and to sculpt ultrashort laser pulses. Our first set-up aims to compensate for the weak time recovery default between pump and signal pulses, which lowers the energy extraction. We demonstrate that a regenerative OPCPA, resonant on the idler wave, satisfy this requirement but also produce a high-intensity and high-repetition rate train of amplified signal replicas. Our second laser system pre-compensates the spectral gain narrowing by sculpting pulses directly within the OPCPA section, where a temporal shaping of the pump beam permits a spatio-spectral shaping of the amplified signal. Finally, we propose an OPCPA based on spatial coding and uniform amplification of different spectral components of the signal wave. This is achieved using a fan-out periodically poled crystal inserted in a zero dispersion line