Effets thermiques induits par des dispositifs optiques d'uniformisation de faisceau laser

(Reçu le 2 avril 1990, révisé le 6 septembre 1990 et le 25 octobre 1990, accepté le 9 novembre 1990)

Abstract
In order to increase the quality of superficial heat treatment of materials with high power laser beam, several devices being able to modify the initial energy beam repartition have been studied. The present work shows the theoretical interest of these devices in relation to the induced thermal effects. Comparison of thermal profiles have been performed between a primary Gaussian beam and transformed beam for different materials which were considered like homogeneous and semi-infinite solids with constant thermal properties. This study shows that the interferences due to the superposition of coherent beams have negligeable effects but that the diffraction phenomena must be taken into account in most practical situations. At last it appears that one ideal repartition does not exist whatever may be the operating condition but optimal repartition must be defined for each situation.

Résumé
Afin d'améliorer la qualité du traitement superficiel des matériaux avec un faisceau laser de puissance, nous avons étudié plusieurs dispositifs susceptibles de modifier la répartition d'énergie du faisceau primaire. Le présent travail montre théoriquement l'intérêt des dispositifs optiques de recombinaison de faisceau vis-à-vis des effets thermiques induits. Les analyses réalisées s'appuient sur l'étude comparative des répartitions de température obtenues en utilisant soit un faisceau primaire gaussien soit un faisceau transformé par un de nos dispositifs dans le cas de matériaux de différentes natures considérés comme semi-infinis, homogènes et avec des caractéristiques thermiques constantes. Cette étude permet de constater que l'influence des interférences résultant de la superposition des sous-faisceaux cohérents est tout à fait négligeable dans la plupart des situations rencontrées dans la pratique, mais par contre que les phénomènes de diffraction doivent être pris en compte dans un certain nombre de cas. Enfin on souligne le fait qu'il n'existe pas une répartition idéale applicable à toutes les situations mais des répartitions optimales à définir selon les conditions de chaque traitement.