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Les lasers à gaz carbonique CO2
Il existe différentes technologies de laser CO2 suivant l'utilisation recherchée et la puissance maximale pouvant être extraite de la cavité.
Les lasers à guide d'onde, compacts et aisés d'utilisation, permettent d'obtenir des puissances de quelques centaines de Watts. Mais pour le traitement des matériaux nécessitant généralement des puissances supérieures à 1000 W, on rencontre deux catégories de lasers CO2, suivant le mode de circulation du gaz, qui peut être axial (puissances de 0,75 à 18 kW) ou transverse (puissances de 1,5 à 45 kW) par rapport à l'axe optique du faisceau.
Les lasers à solide YAG (Nd-YAG)
Plusieurs technologies de laser YAG (continu ou pulsé) existent privilégiant la qualité ou la puissance maximale du faisceau pouvant être extrait de la cavité.
Les lasers YAG présentent l'avantage, par rapport aux lasers CO2, d'être beaucoup plus compacts pour des puissances équivalentes et de pouvoir utiliser des fibres optiques pour le transport du faisceau.
Les lasers excimères
Les lasers excimères sont des lasers à gaz, pulsés, émettant un rayonnement ultra-violet. Le terme excimère désigne une molécule constituée de deux atomes électroniquement excités. Ces molécules, liant un atome de gaz halogène et un atome de gaz rare, n'existent pas à l'état naturel. On a donc recours à une décharge électrique très puissante pour réaliser cette réaction qui permet par ailleurs de parvenir à l'état excité à l'origine du rayonnement.
Les lasers à diodes
Le faisceau laser est généré par un ensemble d'éléments semiconducteurs appelé "barrette de diodes laser" et plaqué à l'extrémité d'un circuit de refroidissement. Par empilement de ces barrettes, un faisceau de puissance est alors obtenu par superposition optique de plusieurs faisceaux. Cette combinaison s'appelle un "stack" de diodes. En accumulant ces stacks, la puissance peut atteindre jusqu'à 6000 W. La gamme de longueurs d'onde s'étend de 800 à 980 nm.
Les lasers femtosecondes ( 1 femtoseconde = 10-12 seconde)
Des impulsions femtosecondes de faible puissance sont de nos jours aisément accessibles et leur ouverture sur les applications industrielles est liée à l'amplification optique de ces impulsions obtenue grâce à un amplificateur utilisant un second laser, fixant la cadence des impulsions (1-5 kHz). Des impulsions ultrabrèves permettant d'obtenir des puissances crête voisines du TeraWatt rendent l'interaction laser matière quasiment athermique, avec des perspectives d'application prometteuses dans les domaines du marquage, du micro-usinage et du micro-perçage, ainsi que dans le traitement de surface.
Tableau comparatif

Matériau actif

Longueur d'onde
en µm

Energie ou Puissance

Type de fonctionnement

Rendement

Transport du faisceau

 CO2

10,6

0,1 à 45 kW

Continu

Pulsé (quelques milliers de Hz)

9 %

Miroir

Nd-YAG

1,06

50 mJ-150 J

0,3 à 4 kW

Pulsé (1kHz)

Continu

4 à 15 %

Miroir ou
fibre optique

 

 

Diodes

 

0,80

0,94

15 à 4000 W

Continu

35 %

Miroir ou
fibre optique

 

 

Excimères

 

0,157

0,193

0,248

0,308

0,351

1J

Pulsé

1 à 500 Hz

Miroir

Sources :
- Les guides de l'innovation : les applications innovantes des lasers de puissance dans l'industrie, NOVELECT
- Site Internet de l'IREPA Laser : www.irepa-laser.com
- Présentation de M. AUDOUARD, LTSI-ENISE lors de la journée thématique « Travail des métaux par laser », co-organisée par l’Agence Rhône-Alpes pour la Maîtrise des Matériaux, le Cercle d’Etudes des Métaux et l’Institut de Soudure, le 18 octobre 2001.
Suite : Applications industrielles / La découpe
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