Selon une étude récente publiée dans Photonique APLune équipe de recherche dirigée par le professeur Liang Xu des instituts de sciences physiques Hefei de l'Académie chinoise des sciences a développé un laser excimer ultra-compact de la taille d'une bouteille thermos.
Les lasers Excimer sont des sources critiques de lumière ultraviolette profonde et sont largement utilisés dans la recherche scientifique, le traitement industriel et la surveillance environnementale. Cependant, les systèmes traditionnels reposent sur des pompes à essence mécaniques pour la circulation du fluide, ce qui entraîne une grande taille, des niveaux sonores élevés et des vibrations importantes. Ces limitations limitent leur application dans les environnements de terrain, l'exploration marine et les plates-formes aéroportées.
Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont remplacé les pompes mécaniques par une pompe électrohydrodynamique (EHD) à décharge corona à plusieurs aiguilles. Cela a éliminé le besoin de pièces mobiles et réduit le volume du système à Ø130 mm × 300 mm. À l’aide d’une technique de vélocimétrie ponctuelle de Schlieren non invasive développée par eux-mêmes, les chercheurs ont mesuré une vitesse d’écoulement du gaz de 1,27 m/s à l’intérieur de la cavité laser.
Fonctionnant à 100 Hz, le système a atteint un taux de rafraîchissement du gaz de 6,35, délivrant des énergies d'impulsion supérieures à 2 mJ tout en conservant une stabilité énergétique exceptionnelle, avec un écart type relatif aussi faible que 1 %.
Les chercheurs ont également observé un comportement de transition explosive unique dans l’énergie d’impulsion du laser dans certaines conditions. Grâce à une analyse complexe des réactions photochimiques du réseau d’excimères XeCl, ils ont découvert que ce phénomène est lié à une explosion de flux de photons déclenchée par un seuil, révélant le mécanisme microscopique à l’origine des changements dans les performances macroscopiques du laser.
De plus, l’équipe a développé un modèle d’apprentissage automatique interprétable capable de prédire les transitions énergétiques sur un large éventail de paramètres de fonctionnement.
Cette étude fournit un soutien précieux pour l’optimisation et le contrôle des systèmes laser excimer ultra-compacts dans des applications pratiques.
