PHOSLAS, vers une nouvelle génération de sources lasers à fibre de verre

En quelques années, les lasers sont devenus incontournables dans de nombreux secteurs d’activités. Capables de chauffer, fusionner ou même vaporiser la matière, ils sont utilisés par exemple pour percer les matières les plus dures, découper avec une très grande précision, polir des composants microélectroniques ou encore élaborer de nouvelles matières synthétiques. Depuis peu, une nouvelle génération de lasers à fibre de verre de silice se déploie dans les usines : plus flexibles, plus légers, plus robustes et moins encombrants, ces lasers sont très bien adaptés aux chaînes de production. Mais le verre de silice présente des limites (longueur d’onde inférieure à 2µm, limitations de la puissance optique disponible…).

Le projet PHOSLAS est porté par Sylvain Danto et Thierry Cardinal, des chercheurs de l’Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux – ICMCB (université de Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP), avec la participation de Lionel Canioni, chercheur au Centre Lasers Intenses et Applications – CELIA (université de Bordeaux, CNRS, CEA). Soutenu par le Cluster d’Excellence LAPHIA, Sylvain Danto a été lauréat en 2013 d'une bourse postdoctorale "Initiative d'Excellence" de l’université de Bordeaux, prolongée par un financement "Accueil de Chercheurs de Haut Niveau" de l’ANR@RAction en 2015, afin de mettre en place l'activité de recherche sur les fibres hybrides innovantes à Bordeaux. Cette activité a été récompensée lors du colloque international d’optique et de photonique "Pharos Event 2016" organisé par Aerospace Valley et le pôle Route des Lasers, et a conduit au dépôt d’un premier brevet en 2016.

Le projet PHOSLAS vise à développer de nouveaux verres de phosphate dopé avec des ions terres-rares, puis à fabriquer des sources lasers fibrées, basées sur ces types de verres. Les propriétés singulières de ces verres de phosphate permettent d’étendre considérablement les applications des lasers à fibre. De plus, les propriétés inscriptibles de ces fibres de verre permettent notamment d’y inscrire des motifs spécifiques donnant à la fibre des propriétés de capteur ou d’interférométrie. Les fibres de phosphate peuvent également être utilisées comme milieu amplificateur dans une source laser à fibre, pour délivrer une puissance optique très élevée permettant d’usiner tous types de matériaux, y compris les matériaux difficiles à traiter tels que le verre, le cuivre ou la céramique. La brièveté de leur impulsion permet de traiter des matériaux fragiles, sans que la chaleur n’ait le temps de se diffuser. Ces propriétés répondent ainsi aux problématiques de précision et de température pour l’usinage des semi-conducteurs ou des composants médicaux, tout en réduisant l’encombrement dû à l’appareil. Elles permettent aussi d’améliorer l’usage médical des lasers (ophtalmologie, dermatologie, imagerie…).

La maturation, soutenue par Aquitaine Science Transfert, vise à caractériser les propriétés de ce nouveau type de verre de phosphate dopé aux ions terre-rare, puis à adapter son mode de fabrication aux contraintes industrielles en vue de son industrialisation.

Photographie : ICMCB

> Voir les 5 autres innovations accompagnées par la SATT Aquitaine (communiqué du 19 juin 2018)