Etude de la pollution particulaire d'une chaine laser de puissance

Abstract

Ce travail porte sur l’étude de la pollution particulaire déposée sur un composant optique d’une chaîne laser de puissance telle que la Ligne d’Intégration Laser (LIL), le prototype du Laser MégaJoule. Le passage du faisceau laser peut provoquer une dégradation prématurée des composants optiques et conduire, au cours des tirs laser successifs, à leur destruction. On parle alors d’endommagement laser. L’objectif de cette thèse est de déterminer l’influence de la pollution particulaire dans le processus d’endommagement des composants optiques sous un rayonnement laser intense. Pour cela, nous avons mis en oeuvre deux types d’approches : l’une consacrée à l’étude des particules recueillies directement dans la LIL et l’autre reposant sur l’utilisation de particules « modèles » pour étudier précisément les effets de l’irradiation. La première a permis de caractériser la pollution particulaire et d’analyser son influence sur l’état de surface des optiques soumises à un flux laser comparable à celui de la LIL. Nous avons montré que l’irradiation laser d’un échantillon d’optique en silice pollué entraîne l’élimination des particules. Ce phénomène peut s’accompagner d’une modification de l’état de surface qui évolue peu au cours des tirs successifs. La deuxième approche, basée sur la confrontation entre les résultats expérimentaux et théoriques, a permis de compléter notre analyse. Nous avons montré que selon l’emplacement des particules par rapport au sens de propagation du faisceau laser, la modification de surface observée provient d’une densification ou d’une ablation de la silice. Nous avons confirmé que dans les deux cas, la silice était stable sous une succession de tirs. Ce travail démontre que dans les conditions de fonctionnement de la LIL, la pollution particulaire en surface des composants optiques est limitée par un phénomène de « nettoyage » par irradiation laser et surtout ne conduit pas à la destruction des optiques.