Une autre piste pour l'usinage par laser femtoseconde
Publié par Redbran le 19/03/2020 à 14:00
Source: CNRS INSIS
Plein de promesses, mais surpassés par la lithographie, les lasers femtosecondes ne s'imposent pas encore dans la fabrication à l'échelle nanométrique. Des scientifiques du Laboratoire lasers, plasmas et procédés photoniques viennent de montrer que la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) se focalisait sur de mauvais paramètres pour tirer bénéfice de la réponse de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...), alors que les limites de performances sont purement optiques. Ces travaux, publiés dans la revue Optics Letters, suggèrent de s'intéresser en particulier aux lasers femtosecondes du domaine ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.).


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de l'usinage laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme...). © MGL & DG

Les lasers femtosecondes envoient des impulsions d'une durée de quelques millionièmes de milliardièmes de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...). Ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) extraordinairement court empêche la matière de chauffer autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de leur point (Graphie) d'impact, tandis qu'ils lui transmettent une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) colossale sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) minuscule. Ils usinent et découpent ainsi tous types de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) avec une résolution submicronique en routine, y compris sur des solides transparents. Actuellement, les performances des méthodes de lithographie leur sont cependant supérieures, car elles agissent à l'échelle nanométrique. Du côté du laser, les chercheurs se focalisaient jusqu'à présent surtout sur l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le...) non linéaire: l'idée que la matière absorbe une part d'autant plus importante de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) du laser incident qu'il a une forte intensité. Or une équipe du Laboratoire lasers, plasmas et procédés photoniques (LP3, CNRS/Aix-Marseille Université) a montré que l'ablation et la résolution ne suit suivent pas directement cette l'absorption.

Le critère majeur qui définit la résolution est en fait le profil du faisceau laser, c'est à dire l'étendue spatiale de la tâche tache lumineuse sur le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) irradié, qui compte. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) est importante, car l'usinage laser femtoseconde a pris progressivement une direction opposée à la lithographie, alors que les mêmes principes optiques y ont cours. Ainsi, la lithographie utilise des rayonnements UV extrêmes, là où l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des...) a été préféré chez les lasers femtosecondes. Ces travaux montrent que la résolution d'ablation de ces derniers pourrait rattraper celle de la lithographie en développant des lasers UV, afin de servir à des applications comme la nanochirurgie de l'ADN et le façonnage de nanomatériaux.

Référence:
M. Garcia-Lechuga, O. Utéza, N. Sanner, and D. Grojo. Evidencing the nonlinearity independence of resolution in femtosecond laser ablation,
Opt. Lett. 45, 952-955 (2020)
doi.org/10.1364/OL.382610

Contacts:
- Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) INSIS - insis.communication at cnrs (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).).fr
- David Grojo - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et impliquent d'importantes...) en optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) laser - david.grojo at univ-amu.fr
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