Un "sabre" laser pour découper le verre
Publié par Adrien le 09/07/2019 à 08:00
Source: CNRS INSIS
Matériau particulièrement complexe à usiner, le verre ne pouvait être découpé par des lasers qu'en plaques de moins d'un millimètre d'épaisseur. Des chercheurs de l'institut FEMTO-ST ont façonné des impulsions laser ultra-courtes pour scinder, en un seul passage, des verres dont l'épaisseur atteint un centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.). Leurs travaux, publiés et mis en exergue dans la revue Applied Physics Letters, offrent des coupes si nettes que le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus...) n'a même pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les besoins...) d'être sablé ou poli.


Photographie d'une plaque de verre après découpe laser, superposée avec l'image du faisceau femtoseconde à ultra-haut rapport de forme. © Rémi Meyer, FEMTO-ST, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).)

Architecture, secteurs automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence....), pharmaceutique, électronique... le verre est omniprésent dans les technologies actuelles. L'usinage de ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison...) dur et fragile reste un exercice difficile, nécessitant l'utilisation de diamants, puis une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) très énergivore de polissage ou de sablage. Malgré des améliorations technologiques, les lasers sont quant à eux cantonnés à la découpe de verres d'une épaisseur inférieure au millimètre, par exemple pour des écrans de smartphones. Des chercheurs de l'institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) FEMTO-ST (CNRS/Université de Franche-Comté/Université technique de Belfort-Montbéliard/ENSMM) ont cependant pulvérisé ces limitations en découpant au laser du verre d'un centimètre d'épaisseur, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en s'affranchissant du polissage.

Leur système est basé sur des impulsions laser de très forte énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), créant un "sabre" laser extrêmement focalisé de près d'un centimètre de long pour seulement quelques centaines de nanomètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce segment. Pour indiquer...). Ce rapport est dix à cent fois plus important que l'état de l'art. En un unique passage et en tirant une impulsion tous les cinq microns, le laser provoque des micro-explosions au coeur du verre qui permettent ensuite de le cliver. La brisure est alors aussi nette (Le terme Nette est un nom vernaculaire attribué en français à plusieurs espèces de canards reconnaissablent à leurs calottes. Le terme est un emprunt au grec ancien...) que si le verre avait été poli ou sablé, ce qui protège des risques de fissure tout en réduisant la facture énergétique. Outre ces progrès évidents pour l'industrie du verre, ces travaux réalisés dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) ERC PULSAR (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant...) pourraient, à plus long terme, améliorer les accélérateurs de particules qui utilisent des faisceaux laser.

Référence:

Extremely high-aspect-ratio ultrafast Bessel beam generation and stealth dicing of multi-millimeter thick glass,
R. Meyer, L. Froehly, R. Giust, J. Del Hoyo, L. Furfaro, C. Billet, and F. Courvoisier.
Applied Physics Letters, 114, 201105 (2019)
DOI: doi.org/10.1063/1.5096868
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