Bon rien que ça… Pour ma défense, il faut dire que le fait de voir un faisceau laser découper de la matière est tellement impressionnant, même plus impressionnant (selon moi) que le procédé d’impression 3D, que ça valait bien la peine de se pencher sur le principe, pour savoir comment ça fonctionne.

Bon je vais essayer de présenter cela de la manière la plus « attrayante » possible.

Allons-y :

Principe de la découpe laser_1

Le principe de la découpe laser repose sur l’utilisation d’une quantité d’énergie générée par un faisceau laser ; énergie qui est concentrée sur une très faible surface.
La focalisation du faisceau permet d’élever la température d’une zone très réduite jusqu’à arriver à la vaporisation de la matière.

Le faisceau laser est dirigé par deux axes motorisés commandés numériquement pour réaliser les courbes et motifs du fichier source.
La puissance et la vitesse de déplacement du laser varie selon que l’on travaille en découpe ou en gravure et selon le type et l’épaisseur de la matière utilisée.

 

Comment est généré le faisceau laser ?
C’est le moment du petit cours de physique…

Le principe du laser repose sur l’interaction entre la lumière et la matière.Principe de la découpe laser_einstein
LASER signifie Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. En français, « amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement »
Pour faire simple, un laser est un amplificateur de lumière.

C’est en 1917, que Einstein décrit le principe physique du laser. Mais ce n’est qu’en 1960 que le premier laser opérationnel est fabriqué par Théodore Maiman, un physicien américain.

 

Comment ça marche ?

Principe de fonctionnement d’un laser :

Principe de la découpe laser_Schema_fonctionnement

 

Etape 1 : La phase d’excitation
Dans un milieu actif (le matériau qui caractérise le laser, gazeux, liquide ou solide), on vient exciter des atomes en leur donnant de l’énergie au moyen d’une source extérieure (source de pompage). Le pompage peut être optique (envoi de photons), électrique (envoi de décharges) ou encore chimique.

Si on fait un zoom sur un seul atome voilà ce qui se passe :
L’atome reçoit un photon (particule élémentaire de lumière). Il passe alors à un état excité.Principe de la découpe laser_Excitation

 

Etape 2 : L’émission stimulée
En envoyant un photon sur un atome excité, celui-ci se désexcite.
Le photon à l’origine de l’interaction repart. L’atome excité libère également un photon en se « désexcitant ».
Bref, en envoyant un photon sur un atome excité, on obtient deux photons.Principe de la découpe laser_Desexcitation

Etape 3 : Ce phénomène se propage dans le milieu actif qui est placé dans un résonateur optique. Cavité composée de 2 miroirs (un à l’arrière réfléchissant, le second à l’avant semi-réfléchissant). Les photons ainsi émis réfléchissent dans le résonateur et provoque à leur tour le phénomène de création de photons en cascade.

 

Le miroir semi-réfléchissant à l’avant laisse sortir le faisceau laser : un concentré de lumière.
Ce faisceau a la particularité d’être :
– monochromatique : une seule longueur d’onde qui dépend du milieu actif utilisé. Et qui déterminera les applications possibles du laser.
– spatialement et temporellement cohérent, c’est-à-dire que ses ondes sont en phase et qu’il est extrêmement directionnel.

Les lasers selon leur type, peuvent émettre de manière pulsée ou continue.

 

L’Atelier Thorey est équipé d’un laser au dioxyde de carbone (CO2).
Le milieu actif est donc du gaz. Le pompage se fait par décharges électriques. L’émission du laser se fait en continu.
La longueur d’onde du faisceau est de l’ordre de 10.6 μm (micromètres), on se situe dans l’infrarouge.
Le faisceau n’est donc pas visible. Seul l’impact et la vaporisation de la matière se voient.
Cette longueur d’onde convient pour le travail de matières non métalliques (En savoir plus sur les matières exploitables).

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3 commentaires

  • Othilie Thorey, 28 novembre 2017 à 13 h 42 min

    Bonjour Jean-Eude,
    N’hésitez pas à étayer votre “mais non”. Ca sera avec plaisir que nous compléterons ou corrigerons notre article 🙂

  • jean eude, 28 novembre 2017 à 8 h 54 min

    alors oui mais non

  • Jean-Pierre Thorey, 12 juin 2015 à 19 h 59 min

    Merci pour cette leçon concernant le laser.
    Je n’ai pas vraiment tout compris, mais en gros je vois comment ça fonctionne.
    Bonne réussite !