Etude de l'absorption du rayonnement IR en vue du traitement laser d'alliages ferreux

(Reçu le 18 février 1991, révisé le 10 juin 1992, accepté le 16 juillet 1992)

Abstract
In the laser surface heat treatments of materials, the optical parameters affecting the laser-material interaction are often forgotten which leads in general to an empirical way of dealing with the absorption problems of the infrared radiation. In this work we have shown, from the Fresnel theory of propagation of an electromagnetic wave through a medium, the importance of taking into account some parameters like the incident angle, the beam polarization and the refractive indices of the materials. We have also studied the required characteristics for a coating on a ferrous substrate to obtain an optimal absorption of the IR radiation at 10.6  m. We have carried out experimental measurements on spheroidal graphite cast iron samples, directly from polishing or with an absorbing coating and irradiated with a linear polarised beam which led to results in agreement with the theoretical expectations.

Résumé
Dans les traitements superficiels des matériaux par laser, les paramètres optiques intervenant dans l'interaction laser-matériau sont souvent négligés, ce qui entraîne en général une approche très empirique des problèmes liés à l'absorption du rayonnement infrarouge. Dans ce travail nous avons montré, à partir de la théorie de Fresnel décrivant la propagation d'une onde lumineuse dans un milieu, l'importance pour l'étude de l'absorption de la prise en compte de divers paramètres tels que : l'angle d'incidence, la polarisation éventuelle du faisceau laser et les indices de réfraction des matériaux. Nous avons aussi étudié les caractéristiques que devraient présenter la couche à déposer sur un substrat ferreux pour avoir une absorption optimale du rayonnement IR à 10,6  m. Nous avons pu effectuer des mesures expérimentales sur des échantillons de fonte à graphite sphéroïdal "brute" de polissage ou revêtus d'une couche absorbante et soumis à l'éclairement d'un faisceau polarisé rectilignement qui ont conduit à des résultats conformes aux prévisions théoriques.