Ce mémoire présente le développement de systèmes de traitement de surface au laser qui seront utilisés pour des applications de robotique. Ce mémoire vise à résoudre un problème présent dans l'entreprise Laserax, une entreprise qui implante des solutions de traitement laser dans des industries. Le principal problème est que leur système laser montés sur le robot n'est pas optimal pour répondre au besoin de Laserax car il limite les zones accessibles pour effectuer un travail laser. En effet, l'entreprise veut une solution laser plus versatile pour leur bras robotisé afin de pouvoir mieux répondre aux besoins de leurs clients. L'objectif de ce projet de maîtrise est de développer deux nouveaux systèmes lasers monté sur le bras robotisé pour maximiser l'espace atteignable du robot. Le mémoire débute avec une revue des technologies existantes dans l'industrie. Ensuite on présente une description des logiciels utilisés pour la réalisation du projet. Le laboratoire robot laser présent chez Laserax est ensuite présenté. Enfin, on présente le développement de deux systèmes lasers dans la longueur d'onde 1064nm, l'un monomode et l'autre multimode. Le système laser monomode est un laser 3D qui va permettre d'être plus versatile sur le traitement des pièces comparativement au son prédécesseur qui lui était seulement un laser 2D. Pour ce qui est du système laser multimode, c'est aussi un laser 2D, mais celui-ci possède une très grande profondeur de champ ainsi qu'une très haute puissance qui va permettre de mieux répondre au besoin grandissant du marché. Il est donc nécessaire de concevoir deux nouveaux boitiers de têtes laser à poser sur le bras robotisé. / This thesis presents the development of two fiber optic laser systems that will be used for robotic laser surface treatment applications. This thesis aims to solve a problem present in the company Laserax, a company that implements laser treatment solutions in the industry. The main problem is that their laser system mounted on the robot is not optimized to meet their needs because it restricts the areas available for performing laser work. In fact, the company is looking for a more versatile laser solution on its robotic arm to better meet its customers' needs. The objective of this project is therefore to develop two new fiber optic laser systems to be mounted on the robotic arm. This thesis begins with an analysis of what is available in the industry. It continues with a description of the software used for the realization of the project. A presentation of the laser robot laboratory present at Laserax follows. Finally, it presents the development of two fiber optic laser systems in the 1064 wavelength, one single-mode and the other multi-mode. The single-mode laser system is a 3D laser that is more versatile to process parts compared to its predecessor which was only a 2D laser. As for the multimode laser system, it is also a 2D laser, but it has a very large depth of field as well as a very high power which will make it possible to better meet the growing need of the market. It is therefore necessary to design two new housings for the laser heads than can be mounted to the robotic arm.

Des puissances extraordinaires sont, de nos jours, extraites de systèmes à fibres dopées (» 10 kW de puissance continue et » 1 MW de puissance crête en régime d'impulsions). L'augmentation de la puissance dans les systèmes s'accompagne de l'apparition d'effets qui peuvent limiter leurs performances. Parmi ceux-ci citons, notamment, les effets non linéaires, thermiques, de dégradation des propriétés spatiales et spectrales de faisceau, . . . ). Au cours de cette thèse, nous avons développé et étudié des systèmes à fibre dopée Ytterbium délivrant de très fortes puissances en régime de fonctionnement continu et en régime d'impulsions. Pour ce faire, nous avons retenu une technologie à fibre double-gaine couplée à des techniques de pompage adaptées. La puissance s'élevant, nous avons été confrontés à l'apparition d'effets non linéaires. Une étude théorique de ces effets nous permet de proposer des méthodes originales pour s'en affranchir ou en augmenter le seuil. Nos expériences confrontées à notre étude théorique et, le cas échéant, à un modèle d'analyse numérique, nous permettent d'accroître la puissance obtenue. Un amplificateur optimisé pour l'amplification d'un signal à gain faible en régime continu est étudié. Les mêmes méthodes, en régime d'impulsions, permettent de préserver les propriétés spectrales d'une source laser très cohérente à très forte puissance crête. Dans ce régime, une technique de modelage de l'impulsion source est mise en oeuvre, en amplification à l'aide d'une structure à oscillateur amplifié, pour réduire l'impact sur les performances à très forte puissance des effets non linéaires. Celle-ci est étudée, pour l'extraction de très fortes énergies, de manière théorique et nos résultats de simulations confrontés à l'expérience. Avec les technologies utilisées nous proposons, enfin, une ouverture vers l'obtention de davantage de puissance.