Le traitement haute cadence avec les lasers ultracourts d’Amplitude ouvre de nouvelles opportunités

Risques thermiques et efficacité d’ablation

Ce n’est plus un secret depuis longtemps : la technologie avancée que nous possédons nous a permis de concevoir des lasers femtosecondes avec plusieurs centaines de watts de puissance en sortie. Le problème que cela pose est que plus il y a de puissance dans les impulsions, plus le risque d’effets thermiques dégradant la qualité du procédé est important. L’objectif alors est d’envoyer et distribuer cette puissance en améliorant l’efficacité du phénomène d’ablation.

Amplitude a relevé ce défi avec succès. Nous avons rapidement identifié que l’utilisation de rafales était un paramètre clé pour obtenir une productivité élevée. De plus, nous pouvions ainsi maintenir la qualité et la précision attendues d’un laser femtoseconde.

Eric Audouard, un de nos experts sur les applications lasers, explique les tenants et aboutissants du projet.

 

Explication sur le gain d’efficacité d’ablation obtenu par l’utilisation d’un système de rafales

Le procédé d’ablation est plus efficace si les impulsions lancées sur les différents matériaux ont une énergie peu élevée. Cela correspond à un régime modéré (et donc efficace) de fluence (densité d’énergie) sur l’échantillon. Donc, si nous utilisons plusieurs impulsions qui, au total, délivre la même énergie qu’une seule puissante, nous pouvons améliorer l’efficacité du procédé.

Avec ce mode rafale, les impulsions sont tirées avec un temps d’intervalle qui correspond au taux de répétition de l’oscillateur (40 MHz).

Même si lorsqu’on additionne l’ensemble des impulsions inclues dans la rafale, on constate qu’une importante quantité d’énergie est présente, alors survient ce régime faible de fluence. Les lasers femtosecondes d’Amplitude sont déjà précis et efficaces, mais l’utilisation de rafales va permettre d’accroître ces caractéristiques.

De plus, grâce à la fonction FemtoBurst™, bien des possibilités d’applications peuvent être développées, comme par exemple permettre à l’utilisateur de définir les formes de la rafale (que ce soit sur l’amplitude ou le temps de séparation des impulsions).

 

 

Le défi d’utiliser des lasers hautes puissances

L’utilisation du mode en rafale permet d’obtenir un accroissement de l’efficacité d’ablation de 10% à 30%, améliorant ainsi le taux de production de nos clients industriels. Pourtant, les effets thermiques sont attendus à taux de répétition élevé, à l’opposé des impulsions femtosecondes uniques qui modifient la matière avec très peu d’effets thermiques. Un nouveau défi alors se dévoile : atteindre un compromis entre l’usinage à haute cadence et une qualité parfaite, cette dernière étant une caractéristique attendue lors de l’utilisation d’un laser femtoseconde.

 

Des applications et de nouveaux marchés pour les lasers ultracourts et à haute cadence d’Amplitude

Les lasers femtosecondes à haute cadence d’Amplitude ont toujours prouvé être des produits fiables pour nos clients qui usinent des matériaux métalliques et semiconducteurs, surtout en termes de précision et d’efficacité.

Avec notre système de rafales, nous continuons à contribuer à l’amélioration de la productivité de nos clients. De plus, notre recherche minutieuse ouvre aussi de nouvelles avenues d’implémentation. Nous sommes en effet en train d’explorer la possibilité d’utiliser des effets thermiques du mode rafale pour les applications de soudure, amenant ainsi dans ce marché les impulsions femtosecondes et leur précision.