Cette caractéristique permet par exemple de produire des sources de lumière attosecondes (une attoseconde correspond à un quintillionième de seconde), grâce auxquelles il sera possible d’observer les déplacements des électrons dans la matière à l’échelle de temps qui leur est propre. Nous pourrons alors créer des appareils basés sur l’électronique pétahertzienne qui seront un million de fois plus rapides que les ordinateurs actuels. De telles innovations nécessitent une connaissance pointue des impulsions laser, et surtout de la résolution des oscillations du champ magnétique dans une seule impulsion. Lorsqu’une impulsion électromagnétique courte atteint des molécules de gaz, les électrons de celles-ci sont libérés et poursuivent leur mouvement sous l’effet attractif du champ d’une seconde impulsion. Leur vitesse finale, mesurée avec un spectromètre électronique, peut servir à reconstruire le champ de la seconde impulsion avec une précision attoseconde. Sous la direction du professeur Paul Corkum, le stagiaire postdoctoral Aleksey Korobenko a démontré qu’au lieu de mesurer la vitesse d’électrons individuels dans des échantillons gazeux à faible densité, ce qui requiert un vide poussé et un montage complexe, on peut simplement mesurer le courant induit dans le plasma d’air aux conditions ambiantes. Pour ce faire, il s’est servi d’une paire d’électrodes métalliques, un outil de choix pour une mesure simple et rapide de l’oscillation de l’onde lumineuse. Il a aussi conçu une méthode pratique de caractérisation du rayonnement laser en temps réel qui permet de reconstruire les impulsions individuelles et s’applique au réglage quotidien du laser.
Le chercheur travaille également sur une méthode de production de rayonnement dans l’extrême ultraviolet par l’irradiation de cristaux solides avec d’intenses impulsions laser. L’irradiation cause un déplacement non linéaire des électrons dans le cristal et la génération d’un rayonnement ultraviolet extrême. Étant donné sa courte longueur d’onde, ce rayonnement peut agir à des échelles temporelles et spatiales extrêmement petites, inaccessibles à la lumière visible. Les méthodes permettant de le contrôler, qui restent à concevoir, entreront dans d’importantes applications de microscopie avancée et de fabrication nanométrique, où la lumière sert à fabriquer des structures de taille nanométrique comme des transistors et des dispositifs photoniques.
Durant ses études postdoctorales, Aleksey Korobenko a reçu énormément de soutien et de conseils de son directeur, le professeur Paul Corkum, ainsi que de son collaborateur Boris Bergues, de l’Institut Max Planck d’optique quantique (Allemagne), et du doctorant Kyle Johnston.
Pour en savoir plus :
- Femtosecond streaking in ambient air (en anglais seulement)
