Endommagement laser dans les composants optiques : métrologie, analyse statistique et photo-induite des sites initiateurs

Laser damage in optical components : metrology, statistical and photo-induced analysis of precursor centres

• Auteur / Autrice : Laurent Gallais
• Direction : Claude Amra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces métalliques

Verre optique

Absorption

Microscopie à force atomique

Lasers

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Résumé

Cette thèse traite des phénomènes d'endommagement induits sous fort flux laser en régime nanoseconde, dans les composants optiques tels que les verres et les couches minces métalliques et diélectriques. Un travail est tout d'abord effectué sur la métrologie d'endommagement, afin d'obtenir des mesures précises et fiables des courbes de probabilité d'endommagement tout en contrôlant scrupuleusement les conditions de tir. Ensuite, nous montrons que les densités de sites initiateurs de l'endommagement laser sont de quelques dizaines par (10 micro-m)3 dans le volume des verres, et de un parmicro-m3 cube dans le cas des surfaces. Cette analyse associée à une étude morphologique nous permet de discuter de la nature de ces précurseurs et des processus mis en jeu. L'influence de la longueur d'onde (UV à IR) et de tirs répétés est également analysée. Des simulations sont menées afin d'étudier les mécanismes d'initiation d'endommagement sur ces sites. Ces travaux nous permettent d'estimer la taille des sites précurseurs en fonction de leur indice imaginaire et de discuter de leur possible détection.

This thesis deals with laser damage phenomena for nanosecond pulses, in optical components such as glasses, dielectric and metallic thin films. Firstly, a work is done on the laser damage metrology, in order to obtain accurate and reliable measurement of laser-induced damage probabilities, with a rigorous control of test parameters. Then, with the use of a specific model, we find densities of laser damage precursors in the case of bulk glasses (few tens by (lOO micro-m)3) and in the case of glass surfaces (one precursor by micro-m3). Our analysis is associated to morphology studies by Atomic Force Microscope to discuss about precursor nature and damage process. Influence of wavelength (from 355 to 1064 nm) and cumulated shots is also studied. Simulations are performed to study initiation mechanisms on these inclusions. This work gives an estimation of complex index and size of the precursor, which permits to discuss about possible detection by non-destructive tools.