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Ablation laser ultrarapide dans le régime GHz

par Valeria viviana Belloni

Projet de thèse en Optique et photonique

Sous la direction de François Courvoisier.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de Département d'Optique (equipe de recherche) depuis le 17-02-2020 .


  • Résumé

    Le but de la thèse est d'étudier l'interaction laser-matière dans un nouveau régime à très haut taux de répétition. Alors que les lasers conventionnels utilisés pour le traitement des matériaux ont un taux de répétition dans la gamme des MHz, le projet européen kW-flexiburst offrira la possibilité de travailler avec une source qui aura un taux de répétition flexible dans le régime des GHz. Les rares résultats récents de la littérature indiquent des performances fortement accrues en termes de taux d'ablation lorsque des taux de répétition en GHz sont utilisés, contrairement aux sources conventionnelles. La première étape de la thèse est l'étude des seuils d'ablation de différents matériaux en fonction des paramètres des salves d'impulsions, ainsi que la morphologie des cratères d'ablation. La deuxième étape concerne l'étude de l'interaction de plusieurs salves avec la matière. La troisième étape implique la mise en forme du faisceau pour générer des faisceaux non diffractants de Bessel, afin de générer des canaux micro et nanométriques dans les matériaux transparents pour le perçage et la découpe rapide.

  • Titre traduit

    Ultrafast Laser materials processing in the GHz regime


  • Résumé

    The scope of the thesis is to study the laser-matter interaction in a new regime of very high repetition rate. While conventional lasers used for materials processing have a repetition rate in the MHz range, the kW-flexiburst european project will offer the opportunity to work with a source that will have a flexible repetition rate in the GHz regime. Recent scarce results from the literature indicate highly increased performances in terms of ablation rate when GHz repetition rates are used, in contrast with conventional sources. The first step of the thesis is the investigation of the ablation thresholds of different materials for a single burst illumination as a function of the number and the energy of the burst pulses. The investigations are performed by studying the morphology of the ablated region. The second step concerns the investigation of the interaction of multiple bursts with the matter as a function of the laser parameters such as the burst repetition rate. The third step involves a beam shaping unit to use the ‘nondiffracting' Bessel beam: by setting the correct laser and beam parameters, the Bessel beam allows the modification in single shot of the whole thickness of transparent materials without moving the sample along the propagation direction of the beam. The Bessel beam allows the investigation of micrometric and nanometric channels to develop the drilling and stealth dicing of transparent materials.