COMPRENDRE les faisceaux NON-diffractants
Figure 3. Différents types de faisceaux nondiffractants. En fonction de la modulation de phase appliquée à un faisceau incident gaussien, différentes mises en forme peuvent être obtenues: Bessel, Vortex( m = 3), Airy. Le profil transverse est tracé pour la coordonnée z correspondant au maximum d’ intensité microns ont été obtenus [ 9 ], ouvrant des applications en micro-nano-fluidique, perçage de vias ou découpe rapide sur de grandes profondeurs. Il est également possible de réaliser des découpes courbes en utilisant un faisceau d’ Airy [ 10 ] ou des carottages avec un faisceau vortex. Le fait que l’ énergie laser soit délivrée par le côté procure aux faisceaux non-diffractants une robustesse aux effets de propagation non-linéaire( saturation de l’ intensité, miroir plasma, défocalisation plasma) qui, dans les mêmes conditions d’ intensité, empêchent l’ usinage par des faisceaux gaussiens. Cette solution de contournement des limitations physiques s’ avère donc particulièrement pertinente pour l’ interaction en régime d’ ablation. Récemment, ces atouts ont été exploités pour réaliser des composants nanophotoniques [ 11 ]( voir Encart).
Light-sheet microscopy En microscopie de fluorescence, l’ éclairage de l’ objet à observer se fait de manière longitudinale via l’ objectif de microscope. Le choix de l’ ouverture numérique détermine la profondeur de champ, et oblige à implémenter des stratégies supplémentaires, comme la microscopie confocale, pour augmenter davantage la résolution longitudinale. Eclairer de manière transverse par un faisceau de Bessel permet d’ obtenir un meilleur sectionnement longitudinal, de manière totalement indépendante [ 12 ]. L’ illumination se fait uniquement dans le plan focal de l’ objectif d’ imagerie, ce qui élimine naturellement tout signal parasite et augmente ainsi le rapport signal-surbruit. Avantage annexe: toute une ligne est ainsi éclairée( un « feuillet de lumière »), ce qui procure un gain de temps important pour l’ imagerie, car on peut alors scanner ligne-parligne plutôt que point-par-point.
CONCLUSION Les faisceaux non-diffractants offrent donc la spécificité de ne pas s’ étaler latéralement sous l’ effet de la diffraction. Grâce à une géométrie conique, les lobes circulaires servent de réservoir d ' énergie continu pour le cœur du faisceau, alimentant son développement et favorisant une stabilité remarquable, et même une capacité d’ auto-réparation. Les moyens de générer cette classe de faisceau sont relativement simples, ce qui explique que leur utilisation soit en plein essor, de la microscopie à l’ usinage de précision à l’ échelle sub-micrométrique.
Usinage par laser femtoseconde Une impulsion laser ultracourte, fortement focalisée à l’ intérieur d’ un matériau transparent, permet d’ ioniser non-linéairement et très localement la matière. Si l’ énergie est suffisante, une micro-explosion se produit, laissant un‘ vide’ à l’ intérieur du matériau. Utiliser un faisceau non-diffractant permet alors de réaliser, en un seul tir laser, un motif reproduisant fidèlement ses dimensions( augmentées d’ un facteur n, indice de réfraction de l’ échantillon, dans la direction longitudinale). Avec un faisceau de Bessel, des canaux sub-micrométriques s’ étalant sur plusieurs centaines de
RÉFÉRENCES
[ 1 ] J. Durnin et al., Phys. Rev. Lett. 58, 1499( 1987). [ 2 ] M. Mazilu et al., Laser Photon. Rev. 4, 529( 2010). [ 3 ] V. Jarutis et al., Opt. Commun. 184, 105( 2000). [ 4 ] Z. Bouchal et al., Opt. Commun. 151, 207( 1998). [ 5 ] L. Paterson et al., Appl. Phys. Lett. 87, 123901( 2005). [ 6 ] F. Fahrbach et al., Nature Phot. 4, 780( 2010). [ 7 ] Y. Shen et al., Light: Sci. & Appl. 8, 90( 2019). [ 8 ] G. A. Siviloglou et al., Phys. Rev. Lett. 99, 213901( 2007). [ 9 ] F. Courvoisier et al., Opt. & Laser Technol. 80, 125( 2016). [ 10 ] A. Mathis et al., Appl. Phys. Lett. 101, 071110( 2012) [ 11 ] Datta et al., Laser Photon. Rev. 18, 2301365( 2024). [ 12 ] Y-X Ren et al., Front. Phys. 9, 698343( 2021).
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