Dans ce blog, Femtum dévoile son nouveau laboratoire de traitement au laser. Avec la demande industrielle croissante pour les lasers à fibre pulsée dans l’infrarouge moyen, l’équipe dévouée de Femtum utilise cette plateforme pour démontrer des capacités uniques de micro-traitement sur des semi-conducteurs, des polymères et des matériaux organiques. Cette plateforme est disponible pour tester votre application avec nos lasers.
Les lasers avancés fabriqués par Femtum sont les premiers lasers à fibre infrarouge moyen (MIR) fonctionnant à des longueurs d’onde centrales autour de 3 microns disponibles sur le marché, offrant des capacités uniques encore à exploiter. Le Femtum Nano 2800 produit des impulsions à haute puissance de crête avec un profil de faisceau presque parfaitement gaussien, ce qui le rend idéal pour des applications de pointe nécessitant la modification de semi-conducteurs, de polymères, de plastiques et de films minces. Par exemple, nous avons démontré le soudage de couches de polymères, la texturation et le tramage de surface, le dénudage des fibres optiques et la gravure de guides d’ondes de surface sur des polymères.
Ces applications reposent sur l’interaction de matériaux absorbant la lumière infrarouge moyen, permettant un contrôle précis des modifications ou du retrait de matériaux à l’échelle micrométrique.
La plateforme de micro-usinage au laser exploitée par notre équipe dédiée d’experts offre précision, précision et contrôle du processus laser à chaque étape. Le système est conçu pour tester la technologie laser unique de Femtum pour votre application industrielle.
La tête de traitement au laser infrarouge moyen
Voici un aperçu du système et des différents modules. Le faisceau laser est transmis via un câble de transmission en fibre optique. La fibre est attachée à une tête d’écriture laser fixée mécaniquement sur la structure avec un réglage vertical. À l’intérieur du module de transmission laser, le faisceau est agrandi avec un télescope à deux lentilles et transporté vers le scanner composé de deux miroirs articulés montés sur des galvanomètres. Ces miroirs sont utilisés pour balayer le faisceau à des vitesses très élevées, pouvant atteindre plusieurs m/s. Un obturateur rapide, conçu par Femtum pour les lasers à fibre infrarouge moyen, ouvre le laser en mode prise unique, rafale ou continu, permettant un contrôle précis de l’énergie d’impulsion délivrée. Le faisceau est focalisé sur l’échantillon par une lentille f-thêta ou un objectif à ouverture numérique élevée, interchangeables pour ajuster la distance de travail et la résolution spatiale, selon les exigences de l’application. La tête de traitement peut accueillir des échantillons allant jusqu’à 250×200 mm en taille.
Module de vision
L’échantillon est exposé au point focalisé du laser et l’interaction modifie localement les propriétés du matériau ou retire une couche de matériau. La résolution spatiale est déterminée par la taille du point focal qui peut être aussi petite que quelques microns en raison de l’excellente qualité de faisceau offerte par les lasers à fibre monomode (un calculateur de taille de spot gaussien se trouve ici). Avec l’expansion actuelle du faisceau et la lentille de focalisation, le système optique a une ouverture numérique (NA) de 0,67, atteignant un diamètre théorique de point focal de 5,4 µm avec une qualité de faisceau M2 = 1,1. Des caractéristiques plus petites pourraient être obtenues en ajustant l’énergie près du seuil d’interaction.
Un système de microscope optique est fixé à la tête d’écriture laser et sert à positionner et visualiser l’échantillon pendant le processus au laser. Le système utilise les caméras 1 et 2 avec des objectifs de microscope Nikon 4X et 20X, offrant une résolution suffisante pour résoudre des caractéristiques microscopiques et un champ de vision suffisant pour observer des zones étendues. Des objectifs avec une puissance de grossissement plus élevée peuvent être installés pour une résolution accrue. La caméra 3 est équipée d’une lentille télécentrique et capture la vue latérale de l’échantillon.
Les étapes de micro-positionnement
L’échantillon est déplacé par rapport au foyer laser à l’aide d’un système de translation linéaire à trois axes à haute vitesse et haute précision (ALS20030, AVSI-125, Aerotech). La plage de déplacement dans le plan transversal est de 300 mm avec une résolution de 100 nm. La vitesse de déplacement maximale de la scène est de 500 mm/s. En utilisant le niveau vertical (AVSI-125, Aerotech) et le système de vision, l’échantillon est positionné avec précision le long de l’axe de propagation du faisceau (axe z).
Le logiciel de contrôle de Femtum
Le traitement des matériaux au laser dépend de plusieurs paramètres d’interaction, tels que l’intensité maximale du laser, l’absorption du matériau, le nombre d’impulsions ou la vitesse de déplacement. L’énergie du laser est absorbée, entraînant une modification ou un retrait de matériau à l’échelle micrométrique. Afin d’optimiser tout processus ou application laser, il est essentiel d’identifier et de contrôler finement les paramètres critiques. Il est nécessaire d’explorer les paramètres pour élaborer une méthode spécifique.
À cet effet, la plateforme dispose d’une interface informatique développée par Femtum pour commander le système. L’ordinateur contrôle le laser, les étapes de translation, l’obturateur rapide, les scanners galvanométriques et les caméras de vision. Parallèlement, un logiciel haute performance (DMC) est disponible pour programmer des recettes spécifiques. Par exemple, l’étage de translation peut être utilisé en parallèle avec le scanner pour un traitement rapide sur de grandes surfaces. L’interface dans son ensemble est très adaptée pour développer des processus reproductibles.
Le laboratoire d’applications de Femtum est opérationnel et notre équipe d’experts est disponible pour tester votre potentiel d’application de traitement en infrarouge moyen.
Merci de nous contacter pour tester votre échantillon avec nos lasers.