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Interaction laser – diélectrique en régime femtoseconde

Contact : N. Sanner

Caractéristiques marquantes : Dynamique de l’interaction laser-matière en régime ultracourt. Expériences pompe – sonde hautement résolues.

Nous étudions, par des approches expérimentales optiques de type pompe-sonde, les mécanismes d’absorption de l’énergie d’un laser ultracourt (10 – 500 fs) à la surface d’un matériau diélectrique (silice fondue, saphir). Couplées à des modélisations et simulations numériques, développées en étroite collaboration avec des laboratoires partenaires (LPC – Canberra, Australie, CELIA – Bordeaux, France ; PICS 45052), nos résultats permettent de lever le voile sur la dynamique et l’intensité du dépôt d’énergie laser à la surface d’un matériau.

La connaissance acquise sur le couplage de l’énergie laser au sein du matériau procure ensuite une base importante d’informations pour l’ablation de matériaux. Nous cherchons ainsi à augmenter le contrôle de l’interaction laser – matière et en particulier de la phase critique du dépôt de l’énergie laser pour développer à terme des procédés de micro-usinage efficaces et de qualité maîtrisée à la surface de matériaux ou composants optiques.

Nos efforts portent aussi sur le développement d’outils de diagnostics complémentaires pour augmenter notre niveau d’informations et de connaissances lors de l’interaction entre un laser ultracourt et la matière en régime d’ablation et/ou de structuration (sources et sondes X développées sur la plate-forme ASUR).

Quelques exemples de résultats ou réalisations…

Interaction laser – silice fondue en régime ultracourt. A) Dynamique de l'absorption. B) Durée effective de l'absorption en fonction de la fluence. C) Déterminisme de l'ablation à 7 fs. Interaction laser – silice fondue en régime ultracourt. A) Dynamique de l’absorption. B) Durée effective de l’absorption en fonction de la fluence. C) Déterminisme de l’ablation à 7 fs.



Pour en savoir plus…

1. UTEZA O., SANNER N., BROCAS A., CHIMIER B., VARKENTINA N., SENTIS M., LASSONDE P., LEGARE F., KIEFFER J.C. – Control of material removal of fused silica with single pulses of few optical cycles to sub-picosecond duration –Applied Physics A 105, 131-141, 2011.

2. CHIMIER B., UTEZA O., SANNER N., SENTIS M., ITINA T., LASSONDE P., LEGARE F., VIDAL F., KIEFFER J.C. – Damage and ablation thresholds of fused silica in femtosecond regime : relevant physical criteria and mechanisms –Phys. Rev. B. 84, 094104, 2011.

3. VARKENTINA N., SANNER N., LEBUGLE M., SENTIS M., UTEZA O. – Absorption of a single 500 fs laser pulse at the surface of fused silica : energy balance and ablation efficiency – J. Appl. Phys. 114, 173105, 2013.

4. LEBUGLE M., SANNER N., UTEZA O., SENTIS M. - Guidelines for efficient direct ablation of dielectrics with single femtosecond pulses - Appl. Phys. A 114 (1), 129-142, 2014.

5. LEBUGLE M., SANNER N., VARKENTINA N., SENTIS M., UTEZA O. - Dynamics of femtosecond laser absorption of fused silica in the ablation regime - J. Appl. Phys. 116, 063105, 2014.

6. LEBUGLE M., UTEZA O., SENTIS M., SANNER N. - High temporal resolution and calibration in pump-probe experiments characterizing femtosecond laser-dielectrics interaction - Applied Physics A 120, 455-461, 2015.



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