Application de laser

Dans les années 1980, cette technique ne fonctionnait que sur le papier car, en pratique, les puissances étaient telles que les matériaux amplificateurs ne résistaient pas. Gérard Mourou, actuel directeur du laboratoire Izest de l'Ecole polytechnique, a alors proposé d'élargir l'impulsion brève initiale avant de l'amplifier, puis de la recomprimer à la sortie.

La puissance des laser achat puissant fit alors des bonds. "Depuis, tous les six ans, nous multiplions la puissance par dix. C'est notre loi de Moore", constate Gilles Riboulet.

De nouveaux champs d'applications s'ouvrent alors. En excitant la matière, par exemple un gaz, avec de telles lumières intenses, les atomes se déplument et perdent leurs électrons, se transformant en ions. Ce milieu, appelé plasma, est très chaud, parcouru de champs électriques et magnétiques, qui peuvent simuler les phénomènes hydrodynamiques ou électromagnétiques qui se passent au coeur d'une étoile ou dans le noyau d'une planète.

Les énormes champs électriques générés permettent aussi, sur de très courtes distances, d'accélérer des particules comme les électrons ou les protons. Ces faisceaux peuvent alors servir à détruire des tumeurs cancéreuses, selon des techniques déjà éprouvées mais qui nécessitent des équipements plus spacieux avec des mesures de sécurité plus contraignantes que ne le seraient des lasers.

"En augmentant l'énergie des électrons par rapport aux techniques actuelles, nous pourrions aussi aller plus profondément dans les tissus", estime Victor Malka, du Laboratoire d'optique appliquée (Ecole polytechnique), impliqué dans différents projets de proton et d'électronothérapie. Il est associé avec Amplitude, pour la construction d'un laser, Saphir, de 0,2 petawatt, destiné à montrer la faisabilité, à partir de 2014, de telles sources de protons pour les médecins. "L'accélération de particules intéresse aussi les spécialistes de la physique des hautes énergies. Il y a dix ans, ils regardaient ma communauté avec de grands yeux. Cette année, ils m'ont invité à l'une de leur conférence pour un exposé en séance plénière", constate Victor Malka.

LASERS à FIBRES

Ce chercheur, comme d'autres, est aussi très motivé par l'utilisation de ces lasers pour créer d'autres sources de rayonnement, comme des rayons X. "Avec ces sources, nous pourrions détecter des fissures sur certaines pièces compliquées d'accès comme dans les centrales nucléaires ou en aéronautique", précise-t-il.

Mais l'homme qui a lancé cette course, Gérard Mourou, veut encore en découdre et améliorer ces lasers. Ceux-ci souffrent en effet de plusieurs défauts : ils ne tirent pas assez souvent et consomment trop d'électricité. Quelques tirs par seconde alors que des applications, en physique des particules par exemple, en demanderaient au moins mille fois plus. "En outre, il faut fournir 100 kW électriques pour n'avoir que quelques dizaines de watts de puissance laser en sortie", soupire Gérard Mourou.

Pour faire sauter ces verrous, le chercheur propose une nouvelle technique, les lasers à fibres. Plutt qu'un cylindre massif en saphir, dopé au titane ou en verre, pour amplifier la lumière, l'idée est d'utiliser un fagot de plusieurs fibres optiques assemblées. L'échauffement induit par la lumière est ainsi moindre, permettant de répéter les tirs. Plus petites en diamètre, ces fibres peuvent aussi être "activées" par des lasers plus efficaces comme des diodes pointeur laser 30000mw. Et pour ne pas perdre en énergie, il suffit alors de multiplier les fibres.

Plus facile à dire qu'à faire, car la lumière ne s'"ajoute" que si les faisceaux dans chaque fibre sont cohérents, c'est-à-dire en phase. Il faut donc que la longueur des fibres ne bouge pas de plus de... dix nanomètres. La contrainte n'a pas effrayé le consortium de 17 laboratoires, ICAN, réunis, il y a dix-huit mois, par le chercheur franais. Lors d'un essai, ils ont déjà démontré que 64 fibres pouvaient être contrlées pour émettre un faisceau cohérent, résultat de l'addition de la lumière émise par toutes les fibres.

Fin juin, le consortium tiendra sa conférence de clture de la première phase au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire). Ensuite, il s'agira de lancer la seconde phase, ICAN-B, destinée à construire un laser Petawatt tirant 10 000 fois par seconde avec au moins 10 000 fibres.

USINE à BOSON DE HIGGS

Gérard Mourou, après avoir publié, en 2008, une proposition de recette alternative pour réaliser la fusion, verrait bien aussi son laser servir à la transmutation des éléments pour se débarrasser des déchets encombrants, car trop radioactifs, des centrales nucléaires. Le pointeur laser vert servirait à accélérer des protons qui, en tapant une cible de plomb et de bismuth, créeraient des neutrons. Ceux-ci bombarderaient ensuite les déchets pour les transformer en des éléments de plus courte durée de vie.

Le 22 mai, Gérard Mourou a aussi cosigné une proposition d'un nouveau type d'accélérateur de particules : une usine à boson de Higgs. Ce boson, découvert au CERN dans un accélérateur "classique", demande maintenant à être mieux étudié. Dans leur article, les chercheurs suggèrent de "recycler" l'accélérateur de particules du Fermilab, à Chicago, pour y faire tourner des électrons dont l'interaction avec un laser de type ICAN créerait des photons gamma qui, eux-mêmes, en interagissant entre eux, engendreraient les fameux bosons.

"L'optique est à un tournant. Avec ces lumières extrêmes, nous sommes sur le chemin de l'unification de l'optique et de la physique des hautes énergies, insiste Gérard Mourou. Je suis optimiste. C'est l'avenir." Il est à l'origine de nombreux projets assez fous. Il a ainsi contribué à lancer le grand programme européen ELI qui se construit sur trois sites en Roumanie, Tchéquie et Hongrie. En France, il a convaincu de lancer la construction du laser de réglage carabine Apollon de 10 petawatts prévu à Saclay, pour 2015. Ce charismatique chercheur a donc des atouts.

"Prenons garde tout de même à ne pas survendre les projets. Beaucoup d'applications demanderont plus de dix ans", tempère un spécialiste. "Si nous ne faisons pas attention, dans dix ans, la France pourrait avoir perdu son leadership. Celui-ci s'est construit par la bonne entente entre la recherche du CEA, du CNRS et de l'industrie, mais aussi avec des acteurs de la défense, comme la DGA. Si nous n'avons pas de clients en France pour nos lasers, nous risquons de perdre ces atouts. En outre, la plupart des composants sont achetés à l'extérieur", s'inquiète Gilles Riboulet.

http://www.storeboard.com/blogs/electronics/haute-puissance-pointeur-laser-apporte-changement/702559

http://www.neighbour123.com/blog/show/laser-utilisation-du-pointeur