Fonctionnalisation de surface par laser ultrarapide - Applications et voies vers l'industrialisation

Les lasers ultrabrefs sont une catégorie spéciale de lasers, dits impulsionnels, dont la durée d’impulsion varie entre les régimes femtoseconde et picoseconde. Même pour de faibles énergies de l’échelle du microjoule, la focalisation d’une telle impulsion sur une surface peut engendrer des puissances crêtes atteignant aisément le Gigawatt sur une durée extrêmement courte, à même de modifier significativement la surface sous-jacente. Ces modifications spécifiques apportées par l’irradiation laser peuvent donner lieu à de nouvelles propriétés de surface, utiles et bénéfiques au quotidien.

Dans cet article, nous passons en revue le principe de l’interaction d’une impulsion laser ultrabrève avec une surface donnée, ainsi que le suivi de l’évolution de cette surface. Des interactions entre photons, électrons et atomes sont induites à l’échelle microscopique, entraînant des modifications de surface à l’échelle macroscopique. Une sélection d’applications sont introduites en seconde partie afin d’illustrer l’association entre la modification de la surface induite par le laser et la fonctionnalisation macroscopique résultante.

Le secteur de l’énergie, en particulier du photovoltaïque, est développé à titre d'exemple, en raison de sa maturité technologique. Le secteur de la santé et des soins est aussi développé, en raison de la demande croissante au sein de la société. Enfin, on illustre quelques exemples dans le secteur des technologies de l’information avec le stockage des données et la détection.

La dernière partie de cet article se concentre sur les mécanismes de transfert du monde scientifique vers l’industrie : les défis techniques liés à la production ; et les défis économiques liés à la viabilité et à la robustesse des procédés mis en œuvre. Ces éléments constituent des aspects importants auxquels les ingénieurs doivent accorder une grande attention afin de pouvoir proposer, à terme, un produit prêt à l’emploi issu de sous-systèmes laser complexes.