La microscopie pompe-sonde révèle les mécanismes du traitement à double impulsion des métaux

• Combinaison d'ablation à double impulsion et de sondage optique pour étudier le blindage de panache • Évaluation de la transmissivité du panache via des mesures de réflectance résolues dans le temps • Identification du blindage de panache comme principale cause de la perte d'efficacité à double impulsion • Identification des taux de répétition maximum pour un traitement efficace à double impulsion • Établissement de la microscopie pompe-sonde comme un diagnostic pour les effets de blindage de panache. Les avancées récentes dans la technologie des lasers ultrarapides ont permis la livraison d'énergies d'impulsion élevées à des taux de répétition en MHz, mais souvent à des fluences de crête bien au-dessus de la plage optimale pour une ablation efficace. La mise en forme temporelle des impulsions peut atténuer ce problème en distribuant l'énergie sur plusieurs sous-impulsions séparées par des délais inter-pulsions définis. Cependant, lorsque les délais sont trop courts, l'interaction des impulsions précédentes avec le panache d'ablation réduit considérablement l'efficacité de l'ablation. Cette étude examine les origines physiques de telles pertes d'efficacité dans l'ablation à double impulsion du cuivre et de l'acier. La profondeur d'ablation et l'efficacité ont été mesurées pour des délais inter-pulsions allant de 12,2 ns à 231,8 ns. Ces résultats ont été comparés aux mesures de réflectance transitoire résolues dans le temps effectuées par microscopie pompe-sonde pour quantifier le blindage de panache. Une forte corrélation a été trouvée entre l'efficacité de la seconde impulsion et la transmissivité du panache. Le blindage de panache est identifié comme le mécanisme dominant limitant l'efficacité de l'ablation dans les deux matériaux. Pour le cuivre, la redéposition réduit encore l'efficacité, entraînant une réduction nette d'ablation fortement diminuée pour des délais inter-pulsions inférieurs à 50 ns. Des pertes maximales allant jusqu'à 63 % dans le Cu et 21 % dans l'acier sont observées pour des délais inter-pulsions de 12,2 ns. Une récupération complète de l'efficacité de la seconde impulsion est atteinte pour des délais inter-pulsions dépassant 150 ns pour le Cu et 30 ns pour l'acier, correspondant à des taux de répétition maximum réalisables de 6,7 MHz et 33 MHz, respectivement. Ces résultats soulignent l'importance d'optimiser le délai inter-pulsions dans le traitement au laser à double impulsion et établissent la microscopie résolue dans le temps comme un outil puissant pour prédire l'efficacité d'ablation dépendante du délai inter-pulsions dans le traitement au laser à double impulsion.