UltrafastLabs France

Les Plateaux de Sciences Ultrarapides cités ci-dessous sont des installations françaises performantes qui permettent de s’intéresser à différents domaines allant de la phase gazeuse à la phase liquide, solide et plasma. Ils couvrent des outils de spectroscopies et des domaines spectraux très variés.

Ces plateaux peuvent accueillir des collaborations qui peuvent être financées par l’appel à collaborations du GDR UP.

Vous pouvez intégrer vos installations à cette liste en contactant les membres du bureau du GDR UP.

LASIRe (Lille) : Photochimie moléculaire en phase condensée, assemblages supramoléculaires photo-fonctionnels, matériaux poreux photoactifs et photocalyseurs (LASIRe)

Contact: Vincent DeWaele

INSTALLATIONS :

1) Chaîne laser amplifiée Ti:Sa 1 kHz, 100 fs, 1 mJ, équipée d’un OPA UV-vis-NIR, couplée à un dispositif pompe-sonde d’absorption transitoire possédant les caractéristiques suivantes :

• génération d’un continuum comme sonde optique (330-750 nm)
• détection multicanale à l’aide d’une caméra CCD
• ligne à retard jusqu’à 2 ns
• cellules optiques à circulation pour la mesures des échantillons liquides, et sous environnements contrôlés pour les solides.
• Mesure en transmission ou réflexion spéculaire.

2) Chaîne laser amplifiée Ti:Sa 1kHz, 100 fs, 4 mJ, équipée d’un OPA UV-vis-NIR fs, d’un OPA + DFG fs, et d’un OPA UV-vis ps. Cette chaîne laser est équipée :

• d’un dispositif pompe-sonde d’absorption transitoire fs dans le domaine moyen IR entre 3-14 µm pour des mesures en solutions ou à l’état solide, en transmission, et sous environnement contrôlé (10^-6 mbar-1 atm, 100 K-500K, typiquement)
• en cours de réinstallation, un dispositif de spectroscopie Raman picoseconde (sonde avec des impulsions d’un durée 1.5-2 ps et d’une largeur 10 cm^-1, accordables dans le domaine UV-vis), pompe avec des impulsion UV-vis-NIR de 100 fs. Détection avec un caméra CCD-LN₂

3) Oscillateur Ti:Sa, 80 Mhz, équipé d’un OPO, de dispositifs doubleur et tripleur de fréquence, et d’un pulse picker. L’ensemble est dédié à la spectroscopie de photoluminescence par comptage de photon en solution, ou en mode imagerie.

4) Chaîne laser amplifiée 5 mJ, 1 kHz, <35 fs, équipée de deux OPA UV-vis-NIR

Une dispositif kHz d’absorption transitoire adapté pour les impulsions ultrabrèves (< 35 fs), pour la mesure de spectres d’absorption dans la domaine UV-vis (320-750 nm), et dans le domaine NIR (900 nm-1700 nm). Ligne à retard de 4 ns (ou 8 ns) avec auto alignement des faisceaux. Ce dispositif est configuré pour les mesures en transmission ou réflexion spéculaire, et dispose d’un large espace pour l’accueil des portes échantillons, cryostat….    

Ces équipements sont complétés par des dispositifs d’absorption et d’émission transitoire nanoseconde, ainsi que par les spectromètres stationnaires UV-vis (Absorption, Fluorescence, Raman) et infrarouge / proche-infrarouge, du pôle de Spectroscopie et d’Analyse Moléculaire (SAM) du LASIRE, pour les caractérisations et le contrôle des échantillons.

GPM (Rouen) : Émission d’ions et d’électrons ultra-rapide à partir de nanostructures. Propriétés optique des matériaux sous champ électrique intense et/ou sous forte traction (GPa)

INSTALLATIONS :

– Sources femto :

Laser Ti-Sapphire Model Spitfire de  Spectra Physics durée 45 fs à 800 nm wavelength taux de répetition 1 kHz and energie maximale de 4 mJ, équipé avec OPA Topas C (1160-2600nm), Vis-UV-Deep UV extension (Wavelength 189-1160nm) and DFG extension (2600-13000nm)

Laser Ti-Sa ( Chameleon Ultra II from Coherent). Durée d’impulsion 150 fs, longueur d’onde adjustable entre 600 nm–1100 nm , taux de répetition 80 MHz , puissance max 4 W (ou 50 nJ per pulse) @ 780 nm. 

Laser fibrée Brevity lambda+ de Novae : émission à 2 microns, duré 86 fs, taux de répétition 20 MHz, énergie/pulse>20nJ.

– type de mesures possibles :

Micro-photoluminescence à basse température et résolue en temps (streak camera) ; 

Analyses de micro-photoluminescence sous traction intense 

Analyses de sonde atomique tomographique laser couplé ou pas à la micro-photoluminescence

Émission d’électrons ou d’ions piloté par laser ou impulsion THz

Mesures THz par échantillonnage électroptique

IPR (Rennes) : Phénomènes photo-induits dans les matériaux moléculaires. Changement de structure atomique et électronique.

INSTALLATIONS:

The lab has in proper amplified femtosecond laser sources, which are associated to optical parametric amplifiers and sum frequencies generator. We are so able to pump and probe materials from 260 nm to 2 µm, which covers from the electronic to the vibrational level excitation domain and low gap insulator. 

These experiments are performed in a nitrogen jet cryostat environment where the temperature can be controlled from 80 to 400 K. A close cryostat may be used down to ≈10 K.

In addition, our X-ray laboratory is equipped with two single-crystal X-ray diffractometers with 4-circle Kappa geometry goniometer, namely: 

1. Xcalibur with Sapphire CCD detector and Enhance molybdenum source of Oxford Diffraction (currently Rigaku Oxford Diffraction). It is fitted with an optical set-up coupled with a series of cw laser diodes covering wide spectrum of wavelengths from UV to IR range, which allows detailed structural studies of the light induced metastable states in a single-crystal-to-single-crystal manner, i.e. by so-called photocrystallography.
2. SuperNova with high sensitive EosS2 CCD detector and microfocus copper source of Agilent Technologies (currently Rigaku Oxford Diffraction).

Two diffractometers can be fitted with Oxford Cryosystem liquid nitrogen cooling apparatus. This includes Oxford 800Plus series Cryostream device which allows for measurements in the temperature range from 80 to 500K. Thanks to liquid helium Oxford Diffraction Helijet Cryostream the measurements at around 10-20K are also possible (but costly). 

IMMM (LeMans) : Spectroscopie optique et THz ultra-rapide en régime linéaire et non-linéaire, acoustique picoseconde, la magneto-plasmonique, génération d’ondes THz. 

INSTALLATIONS :

1) Banc expérimental amplifié nJ-µJ

Oscillateur (MIRA, Coherent) et pompe (VERDI, Coherent) : cavité laser Ti :Sa, 130 fs, 800 nm, 80 MHz, 650mW, 8 nJ 

Amplificateur de type cavité Regen (REGA, Coherent) : 130fs, 800nm, 250kHz, 1W, 6 µJ. 

– Electronique de déplacement : Controleur 8 axes (XPS-Q, Newport), Platine de translation

– Electronique de mesure : Photodiode autobalancée (New Focus), bande passante 1MHz, Système de détection synchrone (SRS830) associée à un modulateur acoustooptique, Oscilloscope (Lecroy) 400MHz.

Banc d’expérience automatisé par Agilent Vee Pro et Labview

2) Banc expérimental multi-longueur d’onde

Oscillateur (MaiTai HP, Spectra Physics) : cavité laser laser Ti:Sa, 100 fs, 690-1040nm, 80 MHz, 3 W max (selon la longueur d’onde) 

Oscillateur paramétrique optique (Inspire, Radiantis/Spectra Physics) : 200 fs, 345nm-2.2µm, 80 MHz, 50 à 350 mW (selon la longueur d’onde signal OPO 510-750nm), 30 à 150mW (selon la longueur d’onde Idler 930-2200nm), 1.25W max (selon la longueur d’onde SHG 345-520nm) 

– Accordabilité de 345 à 2200nm

– Configuration pompe-sonde :

− pompe et sonde « rouges » (de 690 à 1040 nm) ou « bleues » (par doublage de fréquence : de 345 à 520 nm)

− sonde « visible » (de 500 à 750 nm) ou « bleue » (de 345 à 520 nm)

− Idler (930-2200nm)

– Electronique de déplacement : Controleur 4 axes (XPS-RL, Newport), Platine de translation (M-IMS600PP)

– Electronique de mesure : Photodiode autobalancée (Nirvana ou New Focus), bande passante 125kHz à 1MHz, Système de détection synchrone (SR7280) associée à un modulateur électrooptique (Conoptics), bande passante 2MHz, Oscilloscope (Lecroy) 400MHz. Expérience automatisée via labview

3) Banc expérimental laser mJ – THz

Laser amplifié (Solstice, Spectra Physics) : 150 fs, 805 nm, 1kHz, 3 W, 3 mJ

– Configurations possibles :

– Génération THz dans matériau spécial à caractériser

– Pompe sonde visible/THz (pompe ou sonde THz, gérération par technique de rectification optique)

– Option sur le laser

– train d’impulsions non compressées (300ps/1kHz/805nm), 

– oscillateur « classique » (100fs/80MHz/805nm), 

– laser de pompe (100ns/1kHz/532nm).

– Electronique de déplacement : Controleur 8 axes (XPS-Q, Newport), Platine de translation (M-IMS500LM)

– Electronique de mesure : Photodiode autobalancée (New Focus), bande passante 1MHz, Système de détection synchrone (SRS830) associé à un chopper mécanique, Oscilloscope (Lecroy) 400MHz. Banc d’expérience automatisé par Labview et Python.

4) Banc expérimental magneto-plasmonique

Oscillateur fibré (FemtoFiber Pro, Toptica) : 120 fs, 780 et 1560 nm, 40MHz, 140mW à 780nm, 350mW à 1560nm

– Electronique de déplacement : Contrôleur (ESP301, Newport), Platines de translation et rotation

– Electronique de mesure : Photodiode autobalancée (New Focus), bande passante 1MHz, PMT (Hamamatsu), Compteur de photons (SR400), Système de détection synchrone (SRS830) associée à un chopper mécanique

Banc d’expérience automatisé par Labview

– Option : configuration Kretchman

5) Banc expérimental pompe-sonde « classique »

Oscillateur (MaiTai HP, Spectra Physics) : 90 fs, 680-1040nm, 80 MHz, 2.7W max (selon la longueur d’onde)

– Electronique de déplacement : Controleur 8 axes (XPS-Q, Newport), Platine de translation (M-IMS300PP)

– Electronique de mesure : Photodiode autobalancée (New Focus), bande passante 1MHz, Système de détection synchrone (SRS830) associé à un chopper mécanique, Oscilloscope Keysight 4 voies 350MHz. Banc d’expérience automatisé par Labview et Python.

Autres lasers :

Supercontinuum fibré (SuperK Extrem, NKT Photonics) : ps, 390-2040nm, 80 MHz, 600W sur la gamme visible

Oscillateur (Chameleon Ultra II, Coherent) : 130fs, 690-1040nm, 80MHz, 3W (selon longueur d’onde), 40nJ

ILM (Lyon) : Physique et physico-chimie attoseconde, dynamique ultrarapide en phase diluée (atomes, molécules : neutres et chargées) et (nano-)matériaux.

INSTALLATIONS :

– Laser femtoseconde amplifié stabilisé en phase (CEP)

Ti :Sa, 5kHz, 2mJ, 10W, 800nm, 25fs

– Dispositif post-compression

5kHz, 6 fs, 600 microJ

Outils de caracterisation, chirp scan etc…

– Dispositif « Circé » XUV Attoseconde 

HHG source 15-40 eV

Train d’impulsions attosecondes

Spectromètres / autres:

Imagerie d’électrons (VMI)

Imagerie d’ions sélectionnés en masse (VMI)

Spectrométrie de masse

Spectromètre XUV

Spectromètre de fluorescence

Source d’atomes et de molécules : jet effusif, four

– Dispositif « Cashmere » XUV femtoseconde 

HHG source 15-40 eV

Impulsion femtosecondes XUV 15 fs, 10-100 eV, 5 kHz

Détection

Outils de Spectromètre de masse

spectrometre de masse quadrupolaire.

Spectromètre XUV

– Source THz large bande

2-40 THz, 50fs, 5kHz

absorption THz, ABCD detection THz

ICB (Dijon) : Contrôle de la dynamique moléculaire et applications, Structuration de la lumière, mise en forme d’impulsions, ONL infrarouge et source large bande brillante

INSTALLATIONS

1) Sources femtosecondes

– Chaîne laser amplifiée Ti:Sa (Solstice, Spectra Physics), 1 kHz, 100 fs, 3 mJ, OPA TOPAS Prime + extensions NirUvVis  et DFG (240-11µm). Un module propre de THG @800nm. 

– Chaîne laser amplifiée Ti:Sa (Solstice Ace, Spectra Physics), 1 kHz, 35 fs, 5 mJ, OPA TOPAS Prime + extensions NirUvVis  et DFG (240nm-9µm). Un module propre de THG @800nme. 

– Chaine laser Coherent composée d’un laser de pompe (MONACO) fibré 1030 nm, 1 Hz – 1 MHz, durée d’impulsion réglable de 300 fs à 10 ps, énergie max 60 µJ. OPA + DFG (OPERA-HP) 1.2-16 µm. L’ensemble est dédié, entre autres, à la génération de supercontinua dans des fibres optiques pour l’infrarouge, comme sources brillantes de rayonnement moyen infrarouge haute cadence, large bande et accordables. Les mesures spectrales sont effectuées à l’aide d’appareils dédiés (monochromateur HORIBA iHR320 1 – 24 µm, spectromètre FTIR fibré ARCOPTIX 2-12 µm, divers OSAs). La source laser est également utilisée pour la mesure d’indices de réfraction sur bulks 2-12 µm.

2) Dispositif de façonnage d’impulsions : 

– Façonneur en phase, basé sur un masque à cristaux liquides 128 pixels au plan de Fourier d’une ligne 4f réflective (miroirs sphériques), adaptée au façonnage d’impulsions moyennement énergétique, 100fs, ~800nm.

– Façonneur complet (phase et amplitude), basé sur un double masque à cristaux liquides 320 pixels (Jenoptik SLM320) au plan de Fourier d’une ligne 4f réflective (miroirs cylindrique), adaptée au façonnage d’impulsion énergétique. Plusieurs configurations possibles (~800nm ou 1,45µm). Un module annexe de doublage dans le domaine spectral permet produire des impulsions façonnées à 400nm ayant la capacité de faire simplement du façonnage en phase pur. 

– Façonneur Dazzler 460-950nm, maximum 30 μJ sur F = 2.5 mm

3) Caractérisation temporelle :

– autocorrélateurs monocoup (800nm, 1.2µm-2.4µm, 1.8µm-3.4µm), 

– spider venteon pulse four hybride (700-900nm, 4000fs^2, largeur spectrale 10nm et 40nm),

– technique monocoup Tiger (1.2-2.4µm) et SHG-Tiger (800nm)

4) Dispositif de mise en forme spatial.

-2 modulateurs spatiaux de lumière type LCOS-SLM sont utilisés pour la mise en forme spatiale de faisceaux comme, par exemple, la génération de faisceaux porteurs de moment angulaire orbital (OAM).

– Analyseur de font d’onde haute résolution (2 nm RMS) pour la mesure de front d’onde avec une résolution spatiale de 28µm sur une pupille de 5×3.75 dans la gamme [400 nm-1.1 µm]. 

5) Type de mesures possibles :Ces systèmes sont essentiellement destinés à la spectroscopie résolue en temps en particulier pour l’étude de la dynamique rotationnelle de molécules en phase gazeuses, mais aussi pour l’optique non linéaire en général (filamentation laser, génération de supercontinuum infrarouge, etc.…) L’étude et le développement de techniques de caractérisation alternatives d’impulsions pour les domaines UV et IR est une activité plus applicative également menée à l’aide de ces équipements

LPS, LSI FemtoARPES (Paris-Saclay): matériaux quantiques hors équilibre, dynamique électroniques et phases photo-induites de la matière

haut : installation située au LPS, bas: installation située au synchrotron SOLEIL

Contacts: Luca Perfetti, Evangelos Papalazarou

INSTALLATIONS

Nos dispositifs sont situés sur le plateau de Saclay, au LSI (IP Paris), au LPS (Université Paris-Saclay) et au synchrotron Soleil. Nos sources laser fs sont utilisées pour générer des photons UV, ce qui permet d’utiliser la spectroscopie de photoélectrons (ARPES) pour l’étude des propriétés électroniques des matériaux quantiques et de leur dynamique ultrarapide.

Lasers femtoseconde :

Coherent RegA 9040 :  Ti:Sa à 800 nm, 6mJ, 35 fs, 250 kHz.

FemtoLasers XL300 : Ti:Sa à  800 nm, 300 nJ, 50 fs, 0.25 – 5 MHz

Les deux sources laser sont utilisées pour générer des photons de 6.2 eV (4w) par conversion de fréquence dans des cristaux non linéaires, et utilisés comme sonde dans les mesures d’ARPES ultrarapide. Des OPA sont en cours d’installation pour permettre l’accordabilité des impulsions pompe dans l’IR-visible.

Deux nouvelles sources laser sont actuellement en cours d’installation :

Pharos (Light Conversion) Ti:Sa 1030 nm, 0.4 mJ, 250 fs, 1 kHz – 1 MHz, et

Tangerine (Amplitude) Yb 1030 nm, 0.2 mJ, 300 fs, < 1 MHz.

Stations expérimentales ARPES :

Dispositif ARPES basé sur un analyseur hémisphérique Phoibos 150 (SPECS), avec manipulateur cryogénique à 5 axes (30 K).

Dispositif ARPES basé sur un analyseur à temps de vol ARToF 10K (Scienta), avec manipulateur cryogénique à 6 axes (15 K).

Les deux stations expérimentales sont équipées d’instruments et accessoires pour la préparation et caractérisation des échantillons (LEED, évaporateurs, lampe VUV HeI et HeII)

LIDYL ATTOLAb (Paris-Saclay) physique attoseconde, spin resolved ARPES, dichroisme ultrarapide

INSTALLATIONS

Impulsions laser (Titane-Saphir) :

• 1 kHz, 25 fs, 15 mJ à 800 nm + 10 kHz, 25 fs, 2 mJ à 800 nm
• Stabilisation CEP
• Postcompression : 3,8 fs, 2,5 mJ à 1 kHz

Evolution vers la technologie Ytterbium (2024):

• Passage à 40 – 100 kHz des lignes fonctionnant actuellement à 1 – 10 kHz
• Puissance moyenne : 80 W pour chaque ligne 

Conversion de fréquence par Génération d’Harmoniques élevées (HHG) :

• Gamme 10 eV-100 eV
• Etudes multi-échelles grâce à la possibilité de basculer rapidement entre trois régimes de résolution temporelle : 10 fs, 1 fs ou 100 as (10 kHz)
• Contrôle avancé des propriétés HHG : polarisation, moment angulaire orbital

Stations expérimentales:

• Phase diluée : spectromètres de particules chargées à bouteille magnétique (MBES), imageur des Vecteurs Vitesses (VMIS)
• Phase condensée : spectromètres EUV pour absorption/réflexion transitoire, spectromètre électronique résolu en angle (ARPES), spectromètre électronique à temps de vol résolu en spin (TOF-Spin).

Domaines d’application :

• Dynamique attoseconde de photoémission atomique et moléculaire
• Attochimie : migration de charge attoseconde et contrôle de la réactivité
• Spectrocopie ARPES résolue en spin de matériaux quantiques
• Spectroscopie d’absorption/réflexion transitoire ultrarapide
• Dichroïsme magnétique circulaire ultrarapide
• Dichroïsme hélicoïdal ultrarapide

LIDYL NANOLIGHT (Paris-Saclay) physique des champs forts dans les matériaux

Impulsions laser (Ytterbium):

• 100 kHz, 350 fs, 0.22mJ (22W), 1030 nm
• Postcompression : 100kHz, <50fs, 0,2mJ (20W), 1030 nm

Conversion de fréquence

• OPCPA : 1.8μm, 40fs (12fs en 2024), 15μJ CEP Stable + 2.4μm, 80fs, 15μJ
• Ligne EUV par génération d’harmoniques d’ordre élevé (jusqu’à 60eV) à 100kHz

Equipement complémentaire et endstations

• Caméra CCD et senseur de front d’onde fonctionnant dans la gamme EUV (20-100nm)
• Spectromètre à bouteille magnétique particulièrement adapté pour les mesures  de phase spectrale des harmoniques par la méthode RABBITT (2024)
• Spectromètres couvrant toute la gamme spectrale disponible (2,4µm – 20 nm)
• Dispositif d’imagerie ptychographique dans l’EUV (large bande : 20-80nm et bande étroite (32nm).

Domaines d’application :

• Physique en champ fort dans les semiconducteurs, les diélectriques, les matériaux 2D
• Génération d’harmoniques d’ordres élevés dans les cristaux,
• Nanoplasmonique ultrarapide
• Imagerie sans lentille nanométrique ultrarapide

Métrologie du MIR à l’EUV, mesure de front d’onde

LIDYL FLUME (Paris-Saclay) Dynamique en solution & film, Biomolécules, systèmes photoVoltaiques.

Impulsions laser (Titane-Saphir):

• 76 MHz, 120 fs, 700-900 nm, 2 W à 800 nm

Conversion de fréquence

• 2^ème et 3^ème harmoniques, 400, 367 nm
• OPA : 76 MHz, 120 fs, 530-660 nm, 0.5 W à 580 nm

Equipements complémentaires et endstations

Deux dispositifs de mesures de fluorescence résolue en temps :

1. Dispositif de génération de somme de fréquences (« fluorescence upconversion ») dans un cristal non-linéaire. Détection UV/VIS/NIR avec une résolution temporelle de 200 fs ; option : analyse de l’anisotropie résolue en temps.
   1. Dispositif de comptage de photon unique (« Time-Correlated Single Photon Counting, TCSPC) avec un détecteur de type « microchannel plate ». Détection UV/VIS/NIR avec une résolution temporelle de 20 ps ; option : analyse de l’anisotropie résolue en temps.

Domaines d’application :

• Emission stimulée des échantillons en solution ou en film.
• Biomolécules, complexes moléculaires
• Systèmes photovoltaïques, colorant, fluorescence de nanoparticules greffées
• Transfert de charge intramoléculaire
• Processus de solvatation

Evolutions à court terme (2024):

• Dispositif TCSPC multicanal (16) portable fibré avec des diodes lasers d’excitation picoseconde (à 485 nm ou 510 nm).

Adaptation de films minces sur le dispositif up-conversion

LIDYL UHI100 (Paris-Saclay) interaction laser-plasma, accéleration d’électrons et d’ions

Impulsions laser (Titane-Saphir) :

• 10 Hz, 25 fs, 2,5 J à 800 nm avec possibilité d’avoir 2 faisceaux d’énergie totale 2,5J + faisceau sonde à 10Hz, 25 fs,  1 mJ à 800 nm
• Miroir déformable sur les 2 faisceaux haute énergie
• Possibilité d’utiliser un Double Miroir Plasma pour haut contraste temporel sur les 2 voies haute énergie 
• Eclairement sur cible compris entre 10¹⁸ et quelques 10²⁰ W/cm²

Stations expérimentales:

• Interaction à haute intensité sur cible solide: spectromètres de particules chargées (ions, électrons de dizaines de MeV), mesure de charge (ICT), profil spatial, spectromètre XUV
• Interaction à haute intensité sur cible gazeuse : spectromètre à électrons (30-250 MeV), mesure de charge (ICT), profil spatial

Domaines d’application :

• Accélération d’électrons par interaction laser-plasma
• Faisceaux d’électrons à haut débit de dose pour les applications en radiothérapie
• Optimisation de faisceaux d’électrons issus de cibles structurées
• Génération d’ions sur cibles solides

Evolution à court terme (2024): Remplacement du système de contrôle commande du laser UHI100, automatisation de l’acquisition de données, implémentation d’outils de Machine Learning pour l’optimisation des faisceaux d’électrons accélérés par LPA

ILM FemtoNanoOptics (Lyon) Mesures d’absorption transitoire ultrarapide en ensemble et sur objet individuel de nanostructures. Dynamiques électronique, acoustique et thermique, de la femto à la nanoseconde.  

INSTALLATIONS :

« Salle Amplifiée » : Laser femtoseconde amplifié (COHERENT Ti:Sa Mira, RegA, OPA), durée ~ 130 fs. Génération de deuxième (bleu) et troisième (UV) harmonique avec BBO. Pompe et sonde accordables dans le vis-NIR avec retard pompe-sonde jusqu’à 8 ns. Mesures sur films ou solutions avec taille des faisceaux focalisés de l’ordre de 30 microns.

« Salle Nanoscope » : Laser femtoseconde accordable (SPECTRA PHYSICS Ti:Sa MaiTai et OPO Inspire), durée ~ 130 fs. Génération de deuxième harmonique de l’oscillateur Ti:Sa (bleu) avec BBO. Pompe et sonde accordables dans le vis-NIR, avec retard pompe-sonde jusqu’à 4 ns. Mesures sur nano-objet unique avec focalisation à la limite de diffraction utilisant 2 objectifs de microscope en transmission. Système couplé à la mesure quantitative de section efficace d’extinction par modulation spatiale (SMS).

IPCMS FEMTOMAG (Strasbourg) Dynamique femtoseconde de spin

Installations:

1. ATTOMAG

Impulsions laser :

1kHz, 25 fs, 8mJ à 800nm

Stabilité: 1%RMS

Post compression: 7fs 800µJ

Conversion de fréquence :

Génération d’harmoniques élevées sur cible gazeuse 20-70 eV

Environnement échantillon :

T ambiante

Aimant permanent 450 kOe axe transverse

Détection :

Spectroscopie XUV magnéto-optique en effet Kerr transverse résolue en temps

Domaines d’application : Dynamiques d’aimantation résolue chimiquement dans les alliages et multicouches magnétiques. Ex : Rôle de l’interaction d’échange sur la dynamique d’aimantation des sous réseaux de Fe et Ni dans permalloy (Phys. Rev. B 2023).  

2. UNION

Impulsions laser:

10kHz, 25 fs, 1mJ à 800nm

Stabilité: 1%RMS

Conversion de Fréquence:

SHG 400nm quelques µJ

Amplification paramétrique optique : 500-750 nm quelques µJ

Environnement de l’échantillon :

Cryostat “He free” 3K-350K

Electroaimant avec champ magnétique longitudinal 0.6T

Détection :

Spectroscopie pompe-sonde en fonction de la température et d’un champ magnétique (configuration Kerr ou Faraday).

Domaines d’application : Dynamique de charges et de spin à travers une transition de phase.
Ex : Transition de Vervey dans Fe₃O₄ (CLEO 2019)

IPCMS BIODYN (Strasbourg) Dynamique femtoseconde de molécules en phase condensée

Installations

Absorption transitoire UV/VIS/NIR

Excitation laser:

(i) 400nm ou 800nm, <10fs, 1 kHz  ( https://doi.org/10.1063/1.4962699.)

(ii) accordable (OPA) 280nm à NIR, 60-80fs, 5kHz

Détection:

Transmission lumière blanche 300-1050 nm; seuil de détection < 5×10^-4

Ce set-up fonctionne en mode “2D”.

Echantillons: 

Liquide ou solide, T ambiante

Domaines d’application :

Expérience pompe-sonde pour l’étude de molécules en solution ou films, T ambiante.

Exemples de l’équipe BIODYN

Photo-isomérisation sub-ps de photo-switchs biomimétiques, cohérences vibrationnelles (Nat. Comm. 2018)

Dynamique des états excités dans de complexes de Fe (II), ³MLCT vs. ³MC  (J. Phys. Chem. C 2020)