Thomas Scherer

Avantage aux lasers picoseconde

7 May 2019, 21:44
Avantage aux lasers picoseconde. Image : llnl.gov
Avantage aux lasers picoseconde. Image : llnl.gov
Les impulsions de laser UV de durée optimale sont plus efficaces pour éliminer de fines couches de matière. Elles permettent d'effectuer les opérations d'ablation plus rapidement et avec moins d’énergie que les méthodes classiques.

Des chercheurs du Laboratoire National Lawrence Livermore (États-Unis) viennent de découvrir, en étudiant l'efficacité des impulsions laser aux ultraviolets pour les applications d’ablation, que des impulsions de l’ordre de la picoseconde permettaient d'obtenir des résultats optimaux par rapport aux impulsions de laser femtoseconde plus classiques. Leurs travaux ont montré que des impulsions laser en ultraviolet de l'ordre de la picoseconde avec une énergie supérieure à 10 J/cm² permettaient d'éliminer davantage de matière et de consommer moins d'énergie qu'avec les procédés existants.

Éjection de matière fondue

Dans les applications d'ablation, des impulsions extrêmement courtes permettent de chauffer la surface de la matière de manière si rapide et intense que la fine couche de surface se liquéfie. Le phénomène crée une onde de choc et la couche en fusion subit une tension au cours d'un processus appelé relaxation, provoquant ainsi l’éjection de matière par cavitation. Pour éliminer la matière, ce phénomène de choc thermique et d’éjection par cavitation nécessite moins d'énergie que la vaporisation. Des simulations informatiques confirmées par des expérimentations pratiques ont démontré les effets des impulsions laser picoseconde sur l'ablation d'aluminium, d'acier inoxydable et de silicium.

L'ablation au laser est utilisée pour produire des structures extrêmement fines et précises sur des pièces usinées. À chaque passage du faisceau, des couches d'une épaisseur de l'ordre du micromètre sont éliminées. Les impulsions sont si courtes qu'elles ne produisent aucune montée appréciable de la température de la matière, et donc ni dommages, ni déformation. Le procédé s'applique également à l'élimination de contaminants de surface sur des structures de pierre pour éliminer les dépôts de surface de manière délicate et précise.

Réduction des coûts

Jusqu'ici, l'ablation au laser faisait appel à des appareils femtoseconde. Avec les lasers picoseconde, les résultats obtenus suggèrent de nombreux avantages en termes de coût, d'efficacité et de limitation des dommages.
 
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