Etude des mécanismes initiateurs de l'endommagement laser dans les composants optiques : vers une amélioration de la tenue au flux

Study of laser damage initiation in optical components : towards an increase of the laser-induced damage threshold

• Auteur / Autrice : Bertrand Bertussi
• Direction : Mireille Commandré, Jean-Yves Natoli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, optronique et systèmes
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux optiques

Matériaux -- Fatigue

Polissage

Silice

Résumé

Cette thèse traite des mécanismes de l'endommagement laser dans les matériaux optiques (silice et KDP) en régime nanoseconde. Tout d'abord, nous validons l'hypothèse des centres précurseurs de l'endommagement laser. Ensuite, nous développons un microscope photothermique haute résolution afin de détecter de façon non destructive les nano-défauts absorbants susceptibles d'initier le claquage. Le couplage de ce dispositif à un banc d'endommagement permet d'étudier avec précision l'évolution de défauts modèles (inclusions métalliques) lors d'une irradiation laser. Les données expérimentales sont comparées à des simulations d'interaction laser matière afin de mettre en évidence les mécanismes initiateurs. La connaissance du comportement de ces défauts modèles lors d'une irradiation laser et l'étude systématique de la '' fatigue '' des matériaux réels soumis à des tirs répétés permettent finalement de définir des procédés de conditionnement laser capables d'améliorer leur tenue au flux.

This thesis deals with laser-induced damage mechanisms in optical material (fused silica and KDP) for nanosecond pulses. Firstly, we validate experimentally the hypothesis of nano-sized damage precursor centers. Then we develop a high resolution photothermal microscope in order to detect the absorbing defects. The coupling of this setup with laser damage facility permits to study precisely the behavior of model defects (gold inclusions) under laser irradiation. Experimental data are compared with numerical simulations of laser-matter interaction in order to understand the initiation process. A systematic study of the fatigue effect induced by repeated laser irradiations permits to define conditionning procedures in order to increase the Laser-Induced Damage Threshold of the optical components