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Projet Régional

GREEN LASER : développements de lasers à fibres impulsionnels pour des applications liées à la production de cellules solaires

septembre 2010 – janvier 2013

Le projet Green Laser consiste à développer des lasers à fibre impulsionnels dans le domaine spectral du visible pour les applications liées à la production des cellules solaires.

Contexte

Des lasers traditionnels sont déjà utilisés dans la chaîne de production des cellules photovoltaïques. Le laser à fibre apporte de nouveaux avantages en termes de fiabilité, compacité, facilité d’utilisation et consommation électrique. L’ensemble de ces avantages techniques fait du laser fibré un candidat de choix pour certaines étapes de traitement du silicium avec l’objectif final de réduire les coûts de production des panneaux solaires.

Objectifs

L’innovation technologique majeure réside dans l’extension de la gamme de longueurs d’onde émises par les lasers à fibre depuis l’infrarouge à 1064 nm (accessible commercialement) au vert (532 nm). Les verrous technologiques à lever, identifiés au début du projet, concernaient la nécessité de :

  • travailler avec des fibres à maintien de polarisation et développer de nouvelles architectures d’amplification de puissance ;
  • maîtriser l’ensemble des effets non-linéaires néfastes tels l’effet Kerr. Une parfaite connaissance des phénomènes non-linéaires en régime de propagation incohérent est primordial ;
  • utiliser les cristaux convertisseurs de fréquence adéquats et adaptés aux particularités des lasers à fibre (petite taille de faisceau, haute cadence, etc).
Résultats majeurs


- développement d’une source impulsionnelle à 532 nm de plus de 10 W de puissance moyenne, de plus de 10 kW de puissance crête et délivrant jusqu’à 250 µJ d’énergie par impulsion (performances significatives par rapport à l’état de l’art) ;
- développement de méthodes numériques pour l’étude de la propagation non-linéaire d’impulsions en régime incohérent ;
- développement d’une fibre optique à large cœur micro-structurée polarisante ;
- mise en place de bancs de caractérisation de sources laser en termes de chirp, cohérence et statistique.

Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Retombées

La principale concrétisation de ce projet est la réalisation à Foton d’une salle d’expérimentations dédiée aux lasers à fibre de puissance. Quantel a contribué à sa mise en place. Ce nouveau laboratoire renforce Foton sur la thématique de recherche sur les lasers à fibre de puissance, ce qui intéresse particulièrement Quantel et permet d’envisager dans le futur, d’autres collaborations.

Partenaires

Quantel – Photonics Bretagne – Technopole Anticipa

Coordinateur

Foton (responsable : Thierry CHARTIER)

Financements

Région Bretagne