Le laboratoire commun AIMROD
AIMROD est un laboratoire commun avec BLOOM Lasers initié en février 2025. Les sources laser UV impulsionnelles de forte puissance adressent de nombreux marchés industriels comme le perçage de cartes électroniques, la production de composants micro-électroniques, la fabrication de panneaux solaires ou encore la découpe d’électrodes pour les batteries électriques. Ces sources sont basées sur des lasers impulsionnels infrarouges (IR) convertis par des étages non-linéaires. La génération des impulsions IR est actuellement le point limitant la puissance de ces sources, et donc le sujet qui requière un effort de recherche pour dépasser l’état de l’art. Dans AIMROD, l’entreprise BLOOM Lasers et le laboratoire XLIM mènent des travaux de recherche sur la montée en puissance de sources laser IR basées sur des fibres dites « spéciales » ayant le potentiel de dépasser les limitations actuelles. En effet, l’objectif est de réaliser des fibres amplificatrices de très grande aire modale, efficaces et courtes afin de limiter les effets non-linéaires néfastes à la montée en puissance crête tout en évitant l’écueil que représentent les instabilités modales transverses, phénomène à seuil en puissance moyenne, particulièrement délétère pour la qualité de faisceau.
Philippe ROY
Directeur de recherche CNRS XLIM, UMR 7252, CNRS, Université de Limoges 87000 Limoges, France Email: philippe.roy@xlim.fr
Philippe ROY est directeur de recherche 1ère classe au CNRS, actuellement en poste à Xlim, unité mixte de recherche entre le CNRS et les universités de Limoges et Poitiers. Il a obtenu son doctorat de l’Université de Limoges en 1997, en Électronique des hautes-fréquences et Optoélectronique, spécialité Systèmes électroniques et photoniques. Ses travaux portent principalement sur la conception et la fabrication de fibres optiques innovantes, hybrides et présentant souvent un profile d’indice complexe, réalisées par des méthodes d’assemblage-étirage. Il adopte une approche holistique qui traite du développement de matériaux spécifiques et qui va jusqu’à l’intégration dans des systèmes, avec les partenaires académiques ou industriels du laboratoire. A titre d’exemple, il a développé des fibres optiques à profil d’indice apériodique entièrement solide qui permettent de repousser les seuils d’instabilités modales en renforçant le caractère unimodal de la propagation.
Julien DIDIERJEAN
Directeur R&D Bloom Lasers Cité de la Photonique 11 Avenue de Canteranne 33600 Pessac – France Email :julien.didierjean@bloom-lasers.com
Diplômé de Sup’Optique en 2004, Julien Didierjean a réalisé un doctorat au laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique sur les lasers de puissance. Il a ensuite travaillé dix ans chez Fibercryst, où il a contribué au transfert industriel de la technologie des fibres cristallines, de la démonstration en laboratoire jusqu’à la commercialisation. En 2018, il rejoint EOLITE comme directeur R&D et développe une collaboration avec XLIM sur les fibres amplificatrices. En 2021, il participe à la fondation de BLOOM Lasers, dont il devient directeur R&D. Il est co-auteur de plus de 100 communications scientifiques et co-inventeur de quatre brevets. Il a également participé au développement de sept produits laser industriels.
Baptiste LECONTE
Ingénieur R&D Bloom Lasers Cité de la Photonique 11 Avenue de Canteranne 33600 Pessac – France Email: baptiste.leconte@bloom-lasers.com
Baptiste Leconte a obtenu son doctorat en 2016 au Centre de Recherche sur les Ions, les Matériaux et la Photonique (CIMAP) à Caen, en France. Ses recherches doctorales se sont concentrées sur les lasers à fibre dopée au néodyme fonctionnant autour de 920 nm et sur la génération de lumière bleue de haute puissance. Il a ensuite rejoint l’institut de recherche XLIM à Limoges, en France, en tant que chercheur postdoctoral impliqué dans divers projets liés aux fibres flexibles et rigides (VLMA) dopées à l’erbium, au thulium et à l’ytterbium pour des applications à haute puissance crête et haute énergie. En 2023, le Dr Leconte a intégré l’entreprise Bloom Lasers à Bordeaux en tant qu’ingénieur R&D. Il est actuellement détaché à XLIM par le biais du laboratoire commun AIMROD, où il est en charge du développement expérimental de fibres innovantes synthétisées par la technologie « poudres en suspension ».
Emma MARTIN
Ingénieure de recherche « Synthèse de matériaux » XLIM, UMR 7252, CNRS, Université de Limoges 87000 Limoges, France Email: emma.martin@unilim.fr
Emma Martin est ingénieure de recherche au sein de l’équipe Photonique du laboratoire XLIM, dans le cadre du laboratoire commun AIMROD. Diplômée de l’ENSIL-ENSCI en 2021, avec une spécialisation en céramiques industrielles, elle poursuit son parcours par un doctorat au sein de l’IRCER (Institut de Recherche sur les Céramiques) à Limoges. Ses travaux de thèse portent sur la synthèse de céramiques phosphocalciques dopées et sur leur mise en forme par fabrication additive. Fin 2025, elle rejoint le laboratoire XLIM en tant qu’ingénieure de recherche. Elle est notamment en charge de la synthèse de préformes de fibrage par la technologie « poudre en suspension ». Ses travaux actuels portent sur le développement de nouvelles compositions et l’optimisation de cette technologie pour l’élaboration de préformes céramiques destinées au fibrage.
Raphael JAMIER
Enseignant-chercheur (MCF HC) à l’Université de Limoges
Raphael JAMIER est enseignant-chercheur (MCF HC) à l’Université de Limoges, en poste à XLIM depuis 2008. Il a co-encadré 9 thèses dont 5 thèses CIFRE, 2 étant actuellement en cours. Il est co-auteur de plus de 50 articles de revues et il a été responsable scientifiques de plusieurs projets ANR et Européens. Ses travaux de recherche regroupent la modélisation, la fabrication et la caractérisation de fibres optiques non-conventionnelles pour des applications liées à la gestion de fortes puissances optiques en régime continu ou impulsionnel.
La feuille de route d’AIMROD
- Axe 1 (prioritaire) : Vers le Rod idéal pour la montée en puissance : objectif 400W IR / 150 W dans l’UV
- Axe 2 : Fibres flexibles à large aire modale pour des sources compactes et cost-effective
- Axe 3 : Fonctionnalisation des fibres rod-type : vers des sources monolithiques
- Axe 4 : Matériaux avancés pour fibres optiques innovantes
– Développement #1.1 : Mise en œuvre de nouveaux schémas de pompage au sein d’architectures laser à fibres rod-type : pompage bidirectionnel, suppression de la gaine d’air au profit d’une structure de gaine entièrement solide, augmentation de la brillance des sources de pompage afin de réduire la longueur efficace de fibre via l’impact sur l’absorption
– Développement #1.2 : Conception et optimisation de structures exacerbant la réjection des modes d’ordre élevé, ajout d’inclusions haut-indice pour favoriser la délocalisation des modes d’ordre élevé, cœurs à dépression d’indice
– Développement #1.3 : Conception et fabrication des fibres rod-type à fort maintien de polarisation voire à guidage de polarisation unique
– Développement #1.4 : Étude et réalisation de fibres rod-type évasées (« taper ») pour repousser le seuil des IMT
Marchés visés : Perçage de cartes électroniques, photovoltaïque, gravure du verre. Ces marchés nécessitent des impulsions nanosecondes courtes (~5ns) avec de fortes énergies (~100-300 µJ) pour la qualité du process et dont la productivité dépend de la puissance de la source laser.
Développement #2.1 : Conception et fabrication de fibres souples à large aire modale pour préamplificateurs en régime nanoseconde de faible largeur spectrale : réduction de l’effet Brillouin stimulé par optimisation structurelle et/ou chimique des fibres
– Développement #2.2 : Conception et fabrication de fibres souples à large aire modale pour préamplificateurs en régime femtoseconde : réduction de l’auto-modulation de phase par optimisation structurelle et/ou chimique des fibres
_ Développement #2.3 : Réalisation d’architectures lasers à base de fibres flexibles des développements précédents en tant qu’amplificateur principal en visant des puissances de 600W dans l’IR pour atteindre 200W dans l’UV à haute cadence (>50MHz)
Marchés visés : Usinage de semiconducteur, découpe d’électrode pour les batteries. Ces applications nécessitent des puissances moyennes très élevées à très haute cadence pour atteindre des productivités extrêmes.
– Développement #3.1 : Soudure de composants dits « end-caps » sur fibres innovantes, conception et fabrication de structures fibrée d’évacuation de la pompe résiduelle type CLS (cladding light stripper), filtrage modal pour amélioration de la qualité spatiale via un composant fabriqué dédié
– Développement #3.2 : Refroidissement optimisé des fibres via des solutions innovantes tels que l’emploi de brasures métalliques à haute conductivité thermique
– Développement #3.3 : Conception et réalisation de composants fibrés permettant également d’injecter la pompe via une entrée fibrée soudée au rod, vers une solution entièrement monolithique
– Développement #3.4 : Conception et réalisation de composants fibrés permettant d’injecter le signal laser via une entrée fibrée soudée au rod
Marchés visés : Cet axe vient renforcer la technologie développée dans l’axe 1 et sert les mêmes marchés.
– Développement #4.1 : Synthèse de matériaux de cœur comportant une concentration plus élevée en ions Ytterbium pour améliorer la compacité des sources lasers
– Développement #4.2 : Etude et synthèse de verres à très faible photo-noircissement pour contrebalancer l’augmentation du dopage en ions Ytterbium et/ou réduire la charge thermique le long des fibres rod-type
– Développement #4.3 : Conception et synthèse de matériaux de cœur pour réduction voire annulation de la dilatation thermique du verre (coefficient de dilatation thermique dn/dT) par co-dopage aux ions Phosphore et Bore : technologie de rupture pour la montée en puissance moyenne
Marchés visés : Cet axe est au service des trois autres et sert potentiellement tous les marchés de BLOOM.
Les tous premiers résultas d’AIMROD axe par axe …
Axe 1 : Vers le Rod idéal pour la montée en puissance : objectif 400W IR / 150 W dans l’UV
Premiers tests de fabrication pour converger vers une structure toute solide sans gaine d’air ont été réalisés.
Exemples de designs de fibres rigides fabriquées et comparées :
Exemple de fibre « cost effective » dédié à des préamplificateurs haute efficacité et forte puissance :
Exemple de fibre à maintien de polarisation réalisée :
Exemple de taper réalisé dans le but d’améliorer l’intégration des laser. La taper permettra de souder le seeder à l’amplificateur de puissance.
Axe 2 : Fibres flexibles à large aire modale pour des sources compactes et cost-effective
Exemples de fibres souples réalisées pour les préamplificateurs
Axe 3 : Fonctionnalisation des fibres rod-type : vers des sources monolithiques
Soudures de ends-caps réalisées avec deux types de soudeuses CO2 :
Axe 4 : Matériaux avancés pour fibres optiques innovantes
Exemple de fibres optiques réalisées avec un très fort taux de dopage pour raccourcir les lasers :
Des synthèses de verres de silice codopés au bore ont été réalisés avec succès et ces verres ont démontré leur capacité à diminuer le photophotonoircissement.
