Le développement de sources laser s’accélère
Tout sauf ordinaire – c’est ainsi que l’on pourrait qualifier le travail des experts qui œuvrent au sein de la division Laser à fibre d’ALPhANOV. Les ingénieurs du centre technologique optique développent des prototypes de systèmes laser à impulsions ultra-courtes, des amplificateurs laser à fibre et d’autres composants optiques. Leurs partenaires externes s’en servent de base pour des applications innovantes, par exemple dans les domaines de l’ophtalmologie ou de l’usinage de macromatériaux. L’emploi de fibres à grande aire modale - dites fibres LMA - est courant car ces dernières se caractérisent par un seuil de détérioration plus élevé et parce qu’elles sont capables de transmettre des impulsions à haute puissance. Ce travail de développement pointu nécessite des méthodes de mesure fiables. L’instrument de mesure de la caustique du faisceau de MKS Instruments, Ophir BeamSquared, fournit désormais la fiabilité de mesure requise, et cela à une vitesse cent fois plus élevée.
La photonique a le vent en poupe
La région bordelaise à bien plus à offrir que de bons vins. En effet, au sein de la communauté laser internationale, la Nouvelle-Aquitaine est considérée comme le fief de la technologie laser en France. La création d’ALPhANOV en 2007 y a largement contribué puisque le Centre de ressources technologiques (CRT) a été implanté spécifiquement pour renforcer l’industrie photonique locale. Et cela a porté ses fruits puisque, depuis 2007, chercheurs et développeurs enchaînent les réussites en développant des technologies innovantes – et en les convertissant en produits commercialisables. De nombreuses start-ups ont déjà vu le jour autour d’ALPhANOV, et c’est là que des entreprises du monde entier passent des contrats pour faire développer leurs prototypes de laser ou de composants à fibres optiques.
Les équipements de mesure des laser doivent suivre l’évolution des technologies laser. Cependant, jusqu’à présent, les ingénieurs qui développent les laser à fibre ont été assez déçus des instruments de mesure disponibles sur le marché. Ils étaient donc en quête d’une solution meilleure.
Confiance dans la technologie de mesure
ALPhANOV est impliquée dans différents types de projets et réalise des travaux de R&D internes sur des fibres optiques LMA nouvelles ou qui n’ont pas encore été testées. L’une des principales caractéristiques à tester est le comportement modal de ce type de fibre. Pour ce faire, les ingénieurs avaient besoin d’un instrument de mesure capable de fournir des résultats fiables et homogènes pour permettre de comparer chacune des fibres sur une même base de qualité.
Les paramètres essentiels dont ALPhANOV a besoin sont le facteur de qualité de faisceau M2, l’astigmatisme et la forme du faisceau. Or, l’instrument de mesure qu’ALPhANOV utilisait jusqu’à présent fournissait des résultats dans lesquels les développeurs avaient peu confiance. En plus de cela, la mise en place de la méthode de mesure employée pour aligner le faisceau pouvait prendre jusqu’à une demi-journée pour des spécifications particulières. C’est à ce moment-là qu’ALPhANOV s’est tourné vers MKS Instruments dont la première démonstration du système d’analyse Ophir BeamSquared a fait la preuve de ses avantages tant en termes de répétabilité de ses mesures que de rapidité d’exécution. La décision d’opter pour cet instrument a donc été prise rapidement, et quelques semaines plus tard, le BSQ-SP920 était livré.
Cent fois plus rapide ET plus fiable
Le système BeamSquared mesure la propagation du faisceau dans les sens x et y, et le logiciel fourni détermine le diamètre et la position du waist, la divergence, la longueur de Rayleigh, l’indice de diffraction M2 ou le BPP (beam propagation product), ainsi que l’astigmatisme et l’asymétrie du faisceau, conformément à la norme ISO. Selon l’application, le système est proposé avec différentes caméras de caractérisation du faisceau. Généralement, ALPhANOV travaille avec des laser à fibre d’une longueur d’onde de 1 µm, qui peuvent être mesurés à l’aide d’une caméra CCD au silicium : L’équipe ALPhANOV a été impressionnée par la vitesse d’exécution des mesures. En effet, tous les résultats sont disponibles en quelques secondes. Et surtout, ils sont cohérents – des mesures multiples ont produit des résultats homogènes et répétables.
Christophe Pierre explique : « Nous avons pu installer nous-mêmes le système Ophir BeamSquared et depuis, nous l’utilisons régulièrement pour aligner nos laser. Ce processus est tellement plus performant désormais ! Au lieu de plusieurs heures, l’alignement ne nous prend plus que quelques minutes puisque chaque mesure s’exécute en quelques secondes et est parfaitement fiable. » Nos questions sur l’utilisation du logiciel ont été clarifiées rapidement par les experts Ophir.
Par ailleurs, les ingénieurs d’ALPhANOV apprécient la flexibilité offerte en termes de positionnement du système. En effet, BeamSquared peut s’utiliser aussi bien à la verticale qu’à l’horizontale, ce qui le rend particulièrement adapté aux espaces confinés.
Des mesures fiables pour booster l’innovation
Lorsque l’on développe des systèmes laser intégrés constitués d’amplificateurs, d’optiques et d’isolateurs, il convient de surveiller les paramètres de sortie du faisceau laser afin de déceler tout changement dans la caustique du faisceau. En plus de cela, la mesure et la documentation de la valeur M², conformes à la norme ISO, sont un indice de performance du laser.
Au cours d’un projet national financé par Bpifrance, baptisé 4F-V2, plusieurs nouveaux types de fibres à très grande aire modale (VLMA) ont été développés. ALPhANOV a testé ces fibres et comparé leur comportement. Les systèmes BeamSquared se sont avérés fort utiles dans le cadre de ce projet, car en fournissant des mesures fiables ils ont permis de jeter les bases de l’amélioration de la prochaine génération de fibres. Finalement, grâce au système Ophir BeamSquared, ALPhANOV a énormément gagné en qualité et optimisé de manière significative son processus de développement.
