Un "sabre" laser pour découper le verre

Matériau particulièrement complexe à usiner, le verre ne pouvait être découpé par des lasers qu'en plaques de moins d'un millimètre d'épaisseur. Des chercheurs de l'institut FEMTO-ST ont façonné des impulsions laser ultra-courtes pour scinder, en un seul passage, des verres dont l'épaisseur atteint un centimètre. Leurs travaux, publiés et mis en exergue dans la revue Applied Physics Letters, offrent des coupes si nettes que le verre n'a même pas besoin d'être sablé ou poli.


Architecture, secteurs automobile, pharmaceutique, électronique... le verre est omniprésent dans les technologies actuelles. L'usinage de ce matériau dur et fragile reste un exercice difficile, nécessitant l'utilisation de diamants, puis une phase très énergivore de polissage ou de sablage. Malgré des améliorations technologiques, les lasers sont quant à eux cantonnés à la découpe de verres d'une épaisseur inférieure au millimètre, par exemple pour des écrans de smartphones. Des chercheurs de l'institut FEMTO-ST (CNRS/Université de Franche-Comté/Université technique de Belfort-Montbéliard/ENSMM) ont cependant pulvérisé ces limitations en découpant au laser du verre d'un centimètre d'épaisseur, tout en s'affranchissant du polissage.

Leur système est basé sur des impulsions laser de très forte énergie, créant un "sabre" laser extrêmement focalisé de près d'un centimètre de long pour seulement quelques centaines de nanomètres de diamètre. Ce rapport est dix à cent fois plus important que l'état de l'art. En un unique passage et en tirant une impulsion tous les cinq microns, le laser provoque des micro-explosions au coeur du verre qui permettent ensuite de le cliver. La brisure est alors aussi nette que si le verre avait été poli ou sablé, ce qui protège des risques de fissure tout en réduisant la facture énergétique. Outre ces progrès évidents pour l'industrie du verre, ces travaux réalisés dans le cadre du projet ERC PULSAR pourraient, à plus long terme, améliorer les accélérateurs de particules qui utilisent des faisceaux laser.

Référence:

Extremely high-aspect-ratio ultrafast Bessel beam generation and stealth dicing of multi-millimeter thick glass,
R. Meyer, L. Froehly, R. Giust, J. Del Hoyo, L. Furfaro, C. Billet, and F. Courvoisier.
Applied Physics Letters, 114, 201105 (2019)
DOI: doi.org/10.1063/1.5096868