Contrôle du dépôt d'énergie par laser femtoseconde dans les diélectriques par faisceaux de Bessel PDF Download
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Book Description
L'utilisation d'impulsions ultrabrèves pour l'usinage laser permet une grande précision du dépôt d'énergie grâce à un fort confinement de l'interaction laser-matière. Les effets non-linéaires liés à ce confinement sont aussi usuellement responsables de distorsions et d'instabilités dans le profil d'intensité lors de la propagation. Les faisceaux de Bessel à hauts angles coniques ont démontré être très performants pour l'usinage des diélectriques grâce à leur robustesse aux effets non-linéaires. En régime femtoseconde, ils permettent alors de générer dans les milieux transparents des nanocanaux à haut rapport de forme par tirs uniques dans les milieux transparents. Cependant la dynamique d'ablation et le couplage de l'impulsion avec le plasma induit sont encore peu compris dans ce cadre, et le modèle courant les décrivant reste incompatible avec les observations expérimentales. Cette thèse a pour objectif d'étudier cette interaction et se divise en deux axes de travail. Le premier axe porte sur la caractérisation de l'interaction laser-matière dans les milieux transparents pour le cas des faisceaux de Bessel femtoseconde grâce au développement et à l'exploitation d'une expérience pompe-sonde interférométrique. Nous mesurons la dynamique du plasma via les modifications d'indice de réfraction qu'il induit, résolues dans le temps et l'espace. Les résultats préliminaires obtenus montrent que le plasma est confiné dans un rayon inférieur à un micron et que la densité du plasma approche de la densité critique pour une énergie proche du seuil de formation de nanocanaux. Dans un second axe, nous travaillons sur l'effet d'un alignement de nanocanaux sur la fracture d'échantillons de verre et les applications des faisceaux de Bessel pour le clivage du verre. Nous levons ici deux limites principales concernant la qualité de fracture, en optimisant le profil spatial du faisceau. Nous montrons que l'utilisation de faisceaux de Bessel elliptiques améliore considérablement la qualité de clivage pour les plaques de verre minces (150 μm), et nous établissons une preuve de principe de clivage du verre de grande épaisseur (10 mm) en un seul passage sous le laser grâce à l'utilisation d'un dispositif composé de 3 axicons.
Book Description
L'utilisation d'impulsions ultrabrèves pour l'usinage laser permet une grande précision du dépôt d'énergie grâce à un fort confinement de l'interaction laser-matière. Les effets non-linéaires liés à ce confinement sont aussi usuellement responsables de distorsions et d'instabilités dans le profil d'intensité lors de la propagation. Les faisceaux de Bessel à hauts angles coniques ont démontré être très performants pour l'usinage des diélectriques grâce à leur robustesse aux effets non-linéaires. En régime femtoseconde, ils permettent alors de générer dans les milieux transparents des nanocanaux à haut rapport de forme par tirs uniques dans les milieux transparents. Cependant la dynamique d'ablation et le couplage de l'impulsion avec le plasma induit sont encore peu compris dans ce cadre, et le modèle courant les décrivant reste incompatible avec les observations expérimentales. Cette thèse a pour objectif d'étudier cette interaction et se divise en deux axes de travail. Le premier axe porte sur la caractérisation de l'interaction laser-matière dans les milieux transparents pour le cas des faisceaux de Bessel femtoseconde grâce au développement et à l'exploitation d'une expérience pompe-sonde interférométrique. Nous mesurons la dynamique du plasma via les modifications d'indice de réfraction qu'il induit, résolues dans le temps et l'espace. Les résultats préliminaires obtenus montrent que le plasma est confiné dans un rayon inférieur à un micron et que la densité du plasma approche de la densité critique pour une énergie proche du seuil de formation de nanocanaux. Dans un second axe, nous travaillons sur l'effet d'un alignement de nanocanaux sur la fracture d'échantillons de verre et les applications des faisceaux de Bessel pour le clivage du verre. Nous levons ici deux limites principales concernant la qualité de fracture, en optimisant le profil spatial du faisceau. Nous montrons que l'utilisation de faisceaux de Bessel elliptiques améliore considérablement la qualité de clivage pour les plaques de verre minces (150 μm), et nous établissons une preuve de principe de clivage du verre de grande épaisseur (10 mm) en un seul passage sous le laser grâce à l'utilisation d'un dispositif composé de 3 axicons.
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Les lasers femtosecondes sont des outils efficaces pour induire des modifications, des variations d’indice ou former des nano-vides au sein des matériaux diélectriques. La distribution d'énergie laser déposée est généralement calculée à partir de modèles reposant sur l'hypothèse de quasi-neutralité du plasma d’électrons-trous et en négligeant le transport des porteurs de charge. Ces hypothèses ne sont pas nécessairement vérifiées dans le cas d’une illumination laser par faisceaux de Bessel femtosecondes fortement focalisés, qui peuvent générer des nano-vides dans les diélectriques. Dans ce travail de thèse, nous avons développé un modèle théorique de plasma à deux fluides permettant de décrire le dépôt d'énergie laser à échelle nanométrique dans le volume des diélectriques, en prenant en compte les phénomènes de transport des électrons et des trous, les ondes plasmas, la photoionisation, l'ionisation par impact, la diffusion électron/trou et la diffusion avec les phonons. Une étude du dépôt d'énergie laser par une impulsion femtoseconde mise en forme de faisceau de Bessel dans le saphir a été réalisée. Cette étude a montré que la dynamique des trous, le transport et les phénomènes de non-neutralité peuvent fortement influer sur la distribution du plasma généré et sur l’absorption de l’énergie laser.
Author: Jean-Pierre Launay Publisher: Oxford University Press, USA ISBN: 0199297789 Category : Science Languages : en Pages : 511
Book Description
The purpose of this book is to provide the reader with essential keys to a unified understanding of the rapidly expanding field of molecular materials and devices: electronic structures and bonding, magnetic, electrical and photo-physical properties, and the mastering of electrons in molecular electronics. Chemists will discover how basic quantum concepts allow us to understand the relations between structures, electronic structures, and properties of molecular entities and assemblies, and to design new molecules and materials. Physicists and engineers will realize how the molecular world fits in with their need for systems flexible enough to check theories or provide original solutions to exciting new scientific and technological challenges. The non-specialist will find out how molecules behave in electronics at the most minute, sub-nanosize level. The comprehensive overview provided in this book is unique and will benefit undergraduate and graduate students in chemistry, materials science, and engineering, as well as researchers wanting a simple introduction to the world of molecular materials.
Author: Alain Claverie Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1118579054 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 280
Book Description
Today, the availability of bright and highly coherent electron sources and sensitive detectors has radically changed the type and quality of the information which can be obtained by transmission electron microscopy (TEM). TEMs are now present in large numbers not only in academia, but also in industrial research centers and fabs. This book presents in a simple and practical way the new quantitative techniques based on TEM which have recently been invented or developed to address most of the main challenging issues scientists and process engineers have to face to develop or optimize semiconductor layers and devices. Several of these techniques are based on electron holography; others take advantage of the possibility of focusing intense beams within nanoprobes. Strain measurements and mappings, dopant activation and segregation, interfacial reactions at the nanoscale, defect identification and specimen preparation by FIB are among the topics presented in this book. After a brief presentation of the underlying theory, each technique is illustrated through examples from the lab or fab.
Author: Dario Bercioux Publisher: Springer ISBN: 3319763881 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 274
Book Description
This book covers basic and advanced aspects in the field of Topological Matter. The chapters are based on the lectures presented during the Topological Matter School 2017. It provides graduate level content introducing the basic concepts of the field, including an introductory session on group theory and topological classification of matter. Different topological phases such as Weyls semi-metals, Majoranas fermions and topological superconductivity are also covered. A review chapter on the major experimental achievements in the field is also provided. The book is suitable not only for master, graduate and young postdoctoral researchers, but also to senior scientists who want to acquaint themselves with the subject.
Author: Rémi Meyer
Author: Rémi Meyer
Author: Benoît Morel
Author: Jean-Pierre Launay
Author: Alain Claverie
Author: Dario Bercioux