Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide - LPCES

3 : Photosensibilité des silices au laser femtoseconde (B. Poumellec, M. Lancry).

L’apparition des sources lasers à impulsion ultra courte a ouvert depuis quelques années des perspectives très importantes dans la structuration des matériaux. Du fait de l’interaction ultra courte de forte puissance, l’énergie est déposée très localement et les dommages autour du point d’impact sont faible. Cette particularité en fait un outil avantageux pour la modification à haute densité des matériaux. Par ailleurs, l’énergie pic très intense de l’impulsion conduit à des absorptions multiphotoniques qui ne dépendent moins de la composition du matériau. L’utilisateur possède alors un outil plus général. Enfin, du fait de l’interaction non-linéaire, la limite classique de diffraction peut être dépassée et une écriture submicronique est possible avec un laser dans le visible.
Les figures ci-dessous montrent la détermination des seuils d’interaction en fonction de la composition chimique du verre de silice (coll. LOA, ENSTA, école polytechnique).




Analyse chimique sur un rayon de la préforme dans la direction des traits du laser.
fig3.1
Trace du laser dans une préforme de fibre optique MCVD. La densité de puissance décroit du bas vers le haut. Un trait à la même puissance que le premier marque la fin de la série de lignes.


La corrélation entre l’observation optique et l’analyse chimique permet de conclure quant aux effets chimiques sur le seuil de sensibilité.


Cette étude montre que le fluor renforce la résistance de la silice au laser femtoseconde alors que le phosphore la diminue.

Déformation interne dans le matériau

Position de traits écrits par le laser femtoseconde à 800 nm Ti:Sapphire et plan de coupe pour l’observation.
fig3.2


Cette image est la topographie de la surface le long du plan de coupe. Les niveaux sont codés en fausse couleur. Le niveau haut est blanc-rouge, le niveau bas est bleu-noir. Cette topographie résulte de la relaxation des contraintes induites par les déformations produites par l’absorption de l’énergie lumineuse.
fig3.3



La distribution des effets structuraux est toujours la même quel que soit la polarisation du laser. On peut noter que l’interaction est chiral.



B. Poumellec, L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz. Femtosecond laser irradiation stress induced in pure silica. Optics Express 11(9); 1070-1079. (2003)

L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, A. Mysyrowicz, B. Poumellec. Dependence of the femtoseconde laser damage thresholds with the chemical composition of the glass. Bragg Gratings Photosensitivity and Poling. Monterey, CA, USA 1-3 September 2003. Ed. Optical Society of America. . WA4, p. 246-248 (2003).


 
4 mai, 2007