François CourvoisierChercheur en optique laser

Portrait

Ancien élève de l’École normale supérieure de Cachan, il réalise sa thèse dans le domaine de la spectroscopie ultra-brève (Université Claude-Bernard Lyon 1). Il rejoint le département d’Optique de l’Institut FEMTO-ST en 2006, après un post-doctorat effectué au sein du groupe GAP-Biophotonics de l’université de Genève. Au sein de son équipe, François Courvoisier créé une thématique de recherche centrée sur l’ablation par laser femto-seconde à ultra-haut rapport de forme. L’élément clé de ses recherches : le contrôle de la propagation de l’impulsion laser de haute intensité à l’intérieur des matériaux.

Projet PULSAR

Ablation par laser ultra-bref : changer la donne grâce au contrôle des plasmas

L’ablation par laser ultrabref est une méthode d'usinage laser qui permet une précision extrême, car le dépôt de l'énergie lumineuse à la surface ou à l'intérieur du matériau est ultra localisé. Ce confinement du dépôt d'énergie permet d'atomiser une partie d'un matériau sans altérer ce qui l’entoure. Si l’ablation par laser ultra-bref est extrêmement précise et offre de réelles perspectives pour la micro-nano-fabrication de masse (micro-électronique 3D, écrans de smartphone, panneaux solaires), la quantité de matière enlevée par impulsion laser reste néanmoins trop faible pour être encore réellement compétitive sur le marché. Il serait finalement plus avantageux de pouvoir structurer la matière grâce à des explosions très énergétiques permettant d’augmenter la rapidité de structuration par laser d'un facteur 1000.

Lorsqu'une impulsion laser ultra-courte et ultra-intense se propage dans un matériau (le verre qui compose nos écrans de téléphone par exemple), elle y dépose de l'énergie, tout en générant, par ionisation, un état désordonné de la matière constituée de charges électriques (ions positifs et électrons libres) : un plasma se crée. Mais ce quatrième état de la matière présente l’inconvénient majeur de repousser l'impulsion laser hors de la zone ionisée. Ainsi, plus l'impulsion laser est intense, plus le plasma joue un rôle de miroir en chassant l’énergie à l’extérieur de la zone ciblée à ablater. Pour cette raison, il est actuellement impossible de générer des plasmas très denses à l’intérieur de la matière et d’atteindre des régimes de micro explosions suffisamment intenses. Le projet PULSAR a ainsi pour objectif de dépasser cette barrière en contrôlant la structure des plasmas (confinement et densité) et leur interaction avec la lumière. À terme, de nouveaux procédés laser pourront être développés pour offrir d’autres champs d’applications : la découpe de matériaux à très haute vitesse, la nano-structuration de surface en quelques impulsions laser afin de les rendre plus absorbantes et améliorer leurs qualités de conduction, ou encore la compression de la matière.