258
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
Cette situation évolue vers l’emploi de diodes laser GaAiAs ou InGaAs (A entre
808 et 940 nm) développées initialement pour le pompage des lasers YAG. Ces
diodes peuvent être regroupées en barettes et constituer des sources de 1 500 à
2 O00 W ( lo3 à lo5 W.crn-,), leur rendement électrique est de 40 à 50 % contre 5
à 10 % pour le laser CO, et 3 à 5 % pour le laser YAG. Les premières applications
de ces diodes concernent le durcissement par trempe mais elles sont aussi particulièrement adaptées a u traitement de l’aluminium et de ses alliages (absorption
maximale du rayonnement à 830 nm).
2.2.1. Interactions faisceau laser-matière
L’énergie du faisceau doit être transférée a u substrat avec le maximum de rendement ; trois phénomènes physiques perturbent ce transfert :
le faisceau laser sort de la cavité résonante avec une dimension définie par la
taille des éléments optiques, par exemple sous forme d u n cylindre de 25 mm
de diamètre ; dans ce faisceau, la répartition de l’énergie n’est pas uniforme
mais dépend du (des) mode(s) dominant(s) de la cavité ;
une part importante de l’énergie peut être réfléchie par le substrat : c’est le
problème du couplage faisceau/matière ;
la vaporisatim superficielle du métal provoque la formation d’un plasma qui
absorbe de l’énergie mais qu’on peut aussi faire << travailler >> avec profit :
décapage des surfaces, durcissement par choc.
Répartition de l’énergie dans le faisceau
Selon leur type, les lasers peuvent fonctionner en mode fondamental transverse
électromagnétique TEM,, (l’énergie est répartie sous forme gaussienne) ou en
mode supérieur (TEM Lo, TEM,,) avec une répartition énergétique plus uniforme.
Le mode TEM,, est recherché pour le soudage ; pour les traitements de surface on utilise des lasers de mode plus élevé mais d‘intensité plus faible. On peut
également << homogénéiser x le faisceau à l’aide de dispositifs optiques, avec perte
de rendement.
Fig. 6.9. Répartition de l’énergie dans un faisceau laser : (a) mode TEM, , , (b) mode TEM,,.
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
Cette situation évolue vers l’emploi de diodes laser GaAiAs ou InGaAs (A entre
808 et 940 nm) développées initialement pour le pompage des lasers YAG. Ces
diodes peuvent être regroupées en barettes et constituer des sources de 1 500 à
2 O00 W ( lo3 à lo5 W.crn-,), leur rendement électrique est de 40 à 50 % contre 5
à 10 % pour le laser CO, et 3 à 5 % pour le laser YAG. Les premières applications
de ces diodes concernent le durcissement par trempe mais elles sont aussi particulièrement adaptées a u traitement de l’aluminium et de ses alliages (absorption
maximale du rayonnement à 830 nm).
2.2.1. Interactions faisceau laser-matière
L’énergie du faisceau doit être transférée a u substrat avec le maximum de rendement ; trois phénomènes physiques perturbent ce transfert :
le faisceau laser sort de la cavité résonante avec une dimension définie par la
taille des éléments optiques, par exemple sous forme d u n cylindre de 25 mm
de diamètre ; dans ce faisceau, la répartition de l’énergie n’est pas uniforme
mais dépend du (des) mode(s) dominant(s) de la cavité ;
une part importante de l’énergie peut être réfléchie par le substrat : c’est le
problème du couplage faisceau/matière ;
la vaporisatim superficielle du métal provoque la formation d’un plasma qui
absorbe de l’énergie mais qu’on peut aussi faire << travailler >> avec profit :
décapage des surfaces, durcissement par choc.
Répartition de l’énergie dans le faisceau
Selon leur type, les lasers peuvent fonctionner en mode fondamental transverse
électromagnétique TEM,, (l’énergie est répartie sous forme gaussienne) ou en
mode supérieur (TEM Lo, TEM,,) avec une répartition énergétique plus uniforme.
Le mode TEM,, est recherché pour le soudage ; pour les traitements de surface on utilise des lasers de mode plus élevé mais d‘intensité plus faible. On peut
également << homogénéiser x le faisceau à l’aide de dispositifs optiques, avec perte
de rendement.
Fig. 6.9. Répartition de l’énergie dans un faisceau laser : (a) mode TEM, , , (b) mode TEM,,.