Development of hybrid organic-inorganic optical coatings to prevent laser damage

Les composants optiques (miroirs, lentilles, hublots…) présents sur les chaînes du Laser Mégajoule (LMJ) sont susceptibles de s’endommager sous flux laser de forte énergie en particulier à la longueur d’onde 351 nm. Les dommages se présentent sous la forme de cratères de quelques micromètres de diamètre qui apparaissent et croissent en face arrière des optiques en silice. Dans ce contexte, le but de ces travaux est de développer des revêtements de protection qui visent, par leurs propriétés d’amortissement au choc, d’autocicatrisation, ou de post réparation, à limiter la croissance de ces dommages. Des couches minces, de quelques micromètres d’épaisseur ont été préparées par procédé sol-gel et déposées sur la face arrière des optiques. L’élaboration de ces couches s’effectue par la synthèse sol-gel d’une solution composée d’un précurseur de silice et d’un élastomère polydiméthylsiloxane (PDMS).The optical devices (lents, mirrors, portholes…) that are set on the chains of the Laser Megajoule (LMJ) may be damaged by the high energy laser beam especially around the UV wavelength of 351 nm. The damages are micronics craters on the rear of the optics that grows exponentially after each laser shots. The study aim at developing some optical thin coatings on the rear of the optical substrates to prevent the growth of the damage by amortizing the laser shockwave, self-healing the craters that has appeared, or repairing the laser hole after the damage occurs. The thin coatings have been prepared by a sol-gel method by using silica precursor and a polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer. The two species reacted together to get a hybrid organic-inorganic Ormosil (organically modified silica) material, by creating a silica network linked to the PDMS species with covalent and hydrogens bounds. The thin layers are obtained from the sol-gel solution by using a dip and spin coating method