– FLAG

L?écriture directe au moyen de laser femtoseconde ouvre une porte sans précédent permettant la micro/nano-structuration en 3D des propriétés optiques linéaires et non-linéaires des matériaux transparents avec des fonctionnalités inaccessibles par d?autres procédés. L?exposition de verres de silice à ce type de laser induit de nombreux phénomènes après l?absorption de plusieurs photons. Ces excitations mènent à des réactions physico-chimiques photo-induites et à diverses modifications permanentes des propriétés physiques du verre. En particulier, les impulsions femtoseconde permettent, en délivrant l?énergie dans un volume contrôlé, d?atteindre aisément des densités de puissance très élevée. En conséquence, le développement des lasers à impulsions ultra-brèves a stimulé la recherche sur des phénomènes physiques non linéaires : l'absorption multi-photonique, la formation de plasma. C?est un candidat attractif pour de nombreuses applications puisque les effets photo-induits sont par nature fortement localisés en 3D. Deux découvertes récentes sont à la base de notre projet. La première est la mise en évidence (ICMMO/UPS) de la présence d?une chiralité photo-induite dans la silice au moyen d?un laser femtoseconde. De plus, du fait de l?asymétrie du faisceau, l?interaction est sensible à la direction d?écriture (non réciprocité), ce qui est, aussi, original. La seconde découverte a été effectuée par un de nos proches collaborateurs à l?Université de Southampton. Ce sont des nanoréseaux (imprimés par le plasma) auto-organisés qui sont en fait les plus petites structures (de pas de 200 nm, d?épaisseur de 20 nm) jamais créées par la lumière. De plus ces structures asymétriques se traduisent de manière originale sur plusieurs propriétés telle que l?apparition d?une forte biréfringence linéaire et d?un dichroïsme presque parfait. Ces observations expérimentales posent un grand nombre de questions auxquelles nous devons répondre avant de pouvoir les exploiter efficacement. En conséquence, une partie du projet vise à caractériser et à comprendre les transformations induites par laser dans les verres de silice, leurs types et leur organisation. La compréhension de ce type de photosensibilité nous permettra ainsi d?évaluer correctement le potentiel industriel de cette nouvelle méthode et d?utiliser au maximum les qualités et les spécificités de l?interaction : forte biréfringence linéaire (80%), dichroïsme presque parfait, émission de fluorescence polarisée et directionnelle, diminution ou augmentation de l?indice de réfraction (10-2) ou encore une stabilité thermique extraordinaire (> 1000°C). Dans cette direction, nous projetons de produire de nouvelles structures et donc des nouveaux dispositifs optiques 3D tels que des lentilles de Fresnel, des axicons, des lames à retard (e.g. pour la compensation d?aberrations), des réseaux de Bragg en volume (e.g. compression d?impulsions ou stabilisation de lasers fibrés) ou encore des éléments biréfringents pour les écrans LCD. Ces dispositifs présentent d'énormes potentialités pour la micro-optique, les communications, les lasers, les systèmes de stockage de données ou l?imagerie. L?impact au niveau industriel est reconnu et il est clair que cette technologie sera source d?emplois. Ainsi, ce laser devrait devenir un outil de choix s?il est bien maîtrisé (et c?est l?objectif principal du projet) pour la réalisation de micro dispositifs optiques 3D mais aussi pour la photo précipitation de nanoparticules. Le projet FLAG est un projet d?envergure internationale qui est constitué par une collection de plusieurs moyens spécifiques. Par le PRES « UniverSud Paris », nous avons officialisé le noyau fondamental du projet (labellisé) à l?origine du projet. Avec le RTRA, c?est le lien multi-centres avec les partenaires LPPM/UPS et LSI/CEA. Avec le soutien du département de l?Essonne (procédure ASTRE) nous avons donc complété notre projet en lui donnant une direction vers les applications (collaboration avec des entreprises régionales telles que Thales R&T, Thales Laser et 3S PHOTONICS). D?autre part, les Programmes d?Actions Intégrés (PAI ou PHC) ont donnés une dimension internationale au projet favorisant les échanges avec ORC-Southampton (PAI-ALLIANCE), Sydney-Australie (PAI FAST). A noter enfin, qu?une jeune chercheuse permanente Chinoise sera invitée pour l?année 2009 dans le cadre d?une bourse Européenne FP7-PEOPLE-IIF.