Structuration de matériaux diélectriques par un train d’impulsions laser femtoseconde avec dérive spatiale en fréquence

• Main Author: Quinoman, Paul
• Other Authors: Bordeaux, Jouin, Hervé, Duchateau, Guillaume
• Format: Thesis
• Language: French
• Published: 2023
• Subjects: Matériaux diélectriques; Impulsions laser femtosecondes; Train d'impulsions laser; Mise en forme de faisceaux; Dielectric materials; Femtosecond laser pulses; Train of laser pulses; Beam shaping; Arctic
• Online Access: http://www.theses.fr/2023BORD0010/document

Les lasers femtosecondes sont aujourd'hui largement utilisés afin d'induire des modifications structurelles dans le volume des matériaux, en particulier dans les matériaux diélectriques. En raison de leur large bande interdite, ces matériaux sont transparents à la lumière visible, et ne deviennent absorbants que pour des flux importants. La non-linéarité de l'interaction entraîne ainsi l'existence d'un seuil en intensité pour ioniser sensiblement le matériau, permettant d'obtenir des dépôts d'énergie localisés au sein de son volume. Cependant, le contrôle de la position et de la géométrie de ce dépôt peut se révéler complexe, nécessitant d'ajuster finement les différents paramètres laser. Si l'influence de l'énergie laser, l'ouverture numérique du faisceau et la durée de l'impulsion ont été largement étudiées, la mise en forme de la distribution spatiale et temporelle de l'énergie laser constitue une approche prometteuse et moins documentée. Ce travail vise à étudier l'influence de la mise en forme de trains d'impulsions laser, dans des conditions de focalisation et d'intensité laser modérées (conditions paraxiales), pour des impulsions présentant une dérive spatiale en fréquence. Dans un premier temps, l'utilisation d'impulsions présentant une dérive spatiale en fréquence dans le plan transverse à la propagation est étudiée à l'aide du code ARCTIC, résolvant les équations de Maxwell en 3D. Des conditions laser pertinentes ont été identifiées et implémentées dans le code ARCTIC. Les simulations réalisées pour de telles impulsions démontrent la possibilité de contrôler la direction du front d'ionisation et ainsi la géométrie du dépôt d'énergie. Un modèle simple prédisant la géométrie du dépôt d'énergie est également présenté. Dans un second temps, afin d'étudier l'interaction de multiples impulsions avec le matériau, un modèle de propagation fondé sur l'équation de Schrödinger Non-Linéaire a été développé. Grâce à des optimisations analytiques, des résultats 3D sont correctement approchés avec un temps de calcul ...