Optimisation des produits d'ablation et nanostructuration de surface induits par une impulsion laser ultracourte
Résumé
Lors de l'irradiation d'un matériau par des impulsions laser ultracourtes, le confinement temporel de l'énergie permet un chauffage isochore du matériau entrainant une brusque transition du solide vers l'état plasma. Mais l'énergie n'est pas le seul levier pour améliorer l'efficacité de l'interaction dans le régime d'ablation. Aux intensités proches du seuil d'ablation, les propriétés du plasma obtenu dépendent fortement du profil temporel de faisceau. De plus, au-dessous du seuil, des phénomènes de surface, différents de ceux entrainant l'ablation, apparaissent être fortement influencés par les propriétés optiques transitoires du matériau. Nous discuterons d'une part des possibilités de contraindre la matière à suivre un chemin thermodynamique spécifique en optimisant la phase temporelle de l'impulsion laser. Un algorithme d'optimisation globale a été appliqué à une fonction de haute dimensionnalité (640 paramètres) servant de source temporelle au code d'interaction laser-matière Esther afin d'identifier des voies d'excitation non accessibles expérimentalement. D'autre part, nous détaillerons les mécanismes (plasmoniques et capillaires) pouvant initier des rides (" ripples " ou LIPSS pour Laser Induced Periodic Surface Structures) en surface des matériaux irradiés par les impulsions courtes. Ces rides consistent en des structures arrangées périodiquement sur des échelles sub-micrométriques offrant des applications potentielles en optique, électronique, mécanique et tribologie