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Les lasers excimère

Les lasers excimère sont des lasers à gaz, pulsés, émettant un rayonnement ultra-violet. Le terme excimère désigne une molécule constituée de 2 atomes électroniquement excités afin de permettre la réaction chimique. Ces molécules, liant un atome de gaz halogène et un atome de gaz rare, n'existent évidemment pas à l'état naturel. On a donc recours à une décharge électrique très puissante pour réaliser cette réaction qui permet par ailleurs de parvenir à l'état excité à l'origine du rayonnement.Ces lasers délivrent, en général, un faisceau de section rectangulaire présentant une répartition d'énergie quasi uniforme. Ce faisceau est généralement mis en forme par passage au travers d'un masque.

1. miroir arrière
2. miroir avant
   
3. cathode de la décharge laser
   
4. faisceau laser
   
5. anode de la décharge laser
6. cible d'or ou de tantale
7. anode de la chambre d'ionisation
8. cathode du canon à électron
   
9. gaz excimère

Les lasers femtoseconde

La longueur d'onde du laser femto seconde émet dans l'infrarouge proche. Ses impulsions ultracourtes (de l'ordre de quelques dizaines de femto secondes) ouvrent des perspectives industrielles. Pour le micro usinage, il est possible d'ablater tous types de matériaux : métaux spéciaux et céramiques utilisés par exemple en milieu médical, céramiques piézo-électriques, silicium et matériaux organiques pour la microélectronique par exemple, métaux pour la micromécanique. L'usinage très précis (de l'ordre du micron et même inférieur) est sans bavures et avec une Zone thermiquement Affectée (ZAT) très réduite.

Images d'usinage au microscope électronique (plaque d'épaisseur de 0.1 mm)

Applications industrielles :

Dans une impulsion laser on concentre l'énergie disponible dans un temps court. La puissance atteinte est d'autant plus grande que l'impulsion est courte. On a donc intérêt à utiliser des impulsions très courtes. Il est possible d'atteindre aujourd'hui la dizaine de femto secondes (une femto seconde (fs) = 10-15 s, c'est à dire un millionième de milliardième de seconde). L'énergie dont on peut disposer est capable d'usiner par ablation n'importe quel type de matériaux, même ceux qui restaient inaccessibles aux techniques laser conventionnelles. La fréquence de 1000 hz peut être atteinte.

Les lasers nanoseconde

Dédiée à la technologie nanoseconde, elle permet le développement de nouvelles applications telles que le microperçage, le marquage, le nettoyage, le traitement de surface ou la microdécoupe dans différents secteurs industriels, notamment automobile, aéronautique, agroalimentaire, spatial... Grâce à leur durée d'impulsion comprise entre 10 et 200 nanosecondes, ces lasers ont la même puissance que les lasers traditionnels, mais ils ont l'avantage de réaliser du micro-usinage de très grande précision, sans échauffement du matériau.

Caractéristiques :

• Mode de fonctionnement : continu ou impulsionnel selon les applications
• Durée de l'impulsion : 0,5 à 5 nanosecondes
• Fréquence de répétition : 1 000 à 100 000 hertz (impulsions par seconde)
• Énergie laser par impulsion : 0,5 à 50 mJ Puissance moyenne : 1 à quelque 100 milliwatts
• Puissance de crête : 0,5 à 50 kilowatts
• Amplificateur laser : cristal laser (YAG dopé au néodyme) ou verre (verre phosphate dopé à l'erbium)
• Faisceau : visible (0,5 micron) et infrarouge (1, 1,5 et 2 microns)