Etude du panache d'ablation laser femtoseconde : contrôle et optimisation des procédés

par Matthieu Guillermin

Thèse de doctorat en Optique. Photonique. Hyperfréquence

Sous la direction de Eric Audouard et de Florence Garrelie.

Soutenue en 2009

à Saint-Etienne .


  • Résumé

    Ce travail vise à accroître la compréhension et la maîtrise des processus d'ablation laser en régime femtoseconde en s'appuyant sur l'étude de l'émission optique du panache de matière ablatée par des impulsions de fluence laser et de forme temporelle contrôlées. Le chapitre 1 consiste en une synthèse de la bibliographie sur l'ablation en régime femtoseconde. Les conséquences induites sur les produits de l'ablation et sur la formation du plasma sont abordées. L'ensemble du dispositif expérimental mis en jeu dans cette étude est présenté au chapitre 2. Les chapitres 3 et 4 présentent les résultats de l'étude des panaches d'ablation induits à partir de cibles d'aluminium et de laiton. Une attention particulière est portée à l'influence de la mise en forme temporelle des impulsions et plusieurs optimisations de l'interaction sont décrites. Dans le cas de l'aluminium, les données expérimentales sont confrontées aux résultats de simulations numériques afin de proposer des schémas d'interprétation du phénomène d'ablation et de sa réponse à la mise en forme temporelle des impulsions laser. Ces études ont permis de montrer la possibilité de modifier le couplage énergétique entre les impulsions laser et la cible irradiée, d'influencer les proportions de matière éjectée sous forme liquide et sous forme atomisée, de contrôler l'état d'excitation du panache d'ablation et enfin de maîtriser la génération de micro et nanoparticules. Le chapitre 5 clôture ce travail par une analyse de la structuration périodique induite à la surface de cibles métalliques en régime femtoseconde puis en fonction de la forme temporelle employée pour le dépôt énergétique

  • Titre traduit

    Study of the femtosecond laser ablation plume : control and optimization of processes


  • Résumé

    This work aims to improve the understanding and the control of femtosecond laser ablation mechanisms through the study of optical emission from ablation plume induced with temporally shaped laser pulses. The chapter 1 is a summary of the bibliography on ablation in the femtosecond. The consequences on the ablation products and plasma formation are discussed. The experimental device involved in this study is presented in the chapter 2 with the description of the temporal tailoring of laser pulses by modulating the spectral phase through a spatial light modulator. The chapters 3 and 4 present the results of the study of abalation plumes respectively induced from targets of aluminium and brass. Particular attention is paid to the influence of the temporal shaping of laser pulses and several optimizations of the interaction based on a evolutionary algorithm are described. In the case of aluminium, the experimental data are confronted with results of numerical simulations to provide interpretations of the ablation and of its response to the temporal shaping of laser pulses. These studies evidence the possibility of changing the energy coupling between laser pulses and the irradiated target, of influencing the proportions of ejected material in liquid form and in atomized form, of controlling the excitation of the ablation plume and the generation of micro and nanoparticles. The chapter 5 concludes this work with ana analysis of the periodic structure induced on the metal targets surface in femtosecond irradiation regime and with temporally shaped laser pulses

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Informations

  • Détails : 1 vol. (vi-244 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 227-[243]

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  • Bibliothèque : Université Jean Monnet. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 50846
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