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Nanocavités créés par laser femtoseconde

publié le , mis à jour le

Nanocavités créés par laser femtoseconde

Dans la gamme de longueurs d’ondes autour de 0.8 à 10 microns, les matériaux diélectriques sont généralement transparents pour un rayonnement laser dont l’énergie n’excède pas quelques joules/cm2. Au-delà de ce seuil des phénomènes d’interaction entre le rayonnement laser et le diélectrique peuvent apparaître. Un de ces phénomènes, appelé « claquage », peut modifier la structure du diélectrique en créant au sein du matériau des inhomogénéités structurales. L’origine de ce phénomène est due à l’ionisation partielle du matériau, créant localement un plasma qui devient absorbant et provoque un échauffement violent et une dilatation. Nous avons produit des températures de l’ordre de 10 eV, une vitesse de montée en température de 1018 °K/s, des pressions de plusieurs TPa pour une énergie laser déposée de 100 nJ.

La résolution de équations de Maxwell complètes est rendue nécessaire car la zone de focalisation est plus petite que la longueur d’onde. Le système d’équations est couplé par l’intermédiaire du courant à des équations décrivant l’évolution locale des électrons. L’originalité de notre approche est de coupler également l’ionisation multiphotonique instantanée aux équations de Maxwell bidimensionnelles.

Les applications de notre modèle sont nombreuses. Elles vont de la réalisation de cavités calibrées en perspective du stockage d’informations à haute densité, à la formation de guides d’onde et de commutateurs optiques, aux problèmes d’ablation chirurgicale de haute précision, en passant par l’étude del’endommagement d’optiques, polluées ou non par des débris, au voisinage du seuil de claquage.