Les futurs du laser

Depuis son invention, la technologie laser n’a jamais cessé de s’améliorer ni d’augmenter le champ de ses applications. Il reste néanmoins beaucoup à faire pour comprendre et exploiter pleinement cette source lumineuse.

Le laser est partout, depuis les laboratoires de physique des hautes énergies jusqu’aux cabinets d’esthéticiennes en passant par votre box 4G. Il a permis l’étude et la manipulation de la matière à des précisions jamais atteintes. Il a rendu  possible des milliers d’opérations chirurgicales, l’invention du GPS et d’Internet. Toutes ces applications et bien d’autres découlent d’un domaine de recherche plus actif que jamais, la photonique. Il s’agit de l’étude des différents moyens de générer, contrôler et détecter les particules de lumière, qui aujourd’hui se base essentiellement sur les lasers.

Le 16 mai, Journée Internationale de la lumière, offre une occasion idéale d’évoquer le rôle majeur de cette science . Cette date choisi par les autorités pour célébrer la discipline doit rien au hasard. C’est le16 mai 1960 que le Pr. Charles Townes, physicien et enseignant américain, observa pour la première fois une forme de lumière entièrement artificielle : le laser. Cette découverte, sur laquelle il travaillait depuis des années, lui vaudra un prix Nobel quatre ans plus tard.

Le professeur John M. Dudley, chercheur à l’institut Femto-ST de Besançon, est membre du comité de direction de la Journée Internationale de la Lumière depuis son lancement en 2019. Déjà pendant sa thèse, il exploitait le potentiel du laser pour parler de science et de lumière au grand public, et il compte bien le faire cette année encore. « C’est l’outil de médiation parfait. Avec les enfants, on peut partir des effets visuels impressionnants, ou de la science-fiction. Aux parents, on parle des applications pratiques en médecine et en communication. Et si on s’adresse aux politiques, l’histoire du laser constitue un excellent exemple pour les motiver à financer la recherche fondamentale ».

En effet, l’importance du laser est avant tout pratique. John Dudley souligne l’ampleur des besoins dans le secteur des télécoms. « La demande pour de nouvelles fréquences de communication par fibre optique double tous les dix-huit mois ! La Chine, l’Amérique du Sud et l’Afrique sont encore peu connectées, ça représente des besoins énormes pour l’avenir ». De nouvelles fréquences, cela signifie de nouvelles variétés de lasers à développer ou à améliorer ; car ce sont des ondes laser qui circulent dans la fibre.

Un autre domaine en plein essor vise à l’augmentation de la puissance laser. Un rayon suffisamment intense pourrait par exemple rendre possible la production d’énergie électrique par fusion nucléaire. Autant de missions pour l’ELI (Extreme Light Infrastructure), actuellement en construction en Europe de l’Est. Objectif : atteindre les 10 millions de milliards de watts, soit deux cent mille fois la puissance de l’ensemble des réacteurs nucléaires de France ! Un des centres qui composeront l’ELI se spécialisera dans la production d’impulsions lumineuses à haute puissance et extrêmement rapides. La méthode CPA (signification du sigle), récompensée par un prix Nobel en 2018, permet d’atteindre 0,1 millionième de millionième de seconde. Ces flashs quasiment instantanés permettent de « photographier » des événements ultra rapides au sein de la matière, pour mieux les comprendre. Dans un tout autre champ d’application, une impulsion aussi courte peut servir à creuser un trou très fin avec une précision extrême, sans endommager la matière environnante. La CPA s’utilise ainsi en chirurgie pour certaines opérations des yeux. L’ELI visera la production de flashs cent mille fois plus courts encore.

« Depuis 60 ans, on pourrait croire qu’on a tout compris sur le fonctionnement des lasers, mais on en est encore loin ! » souligne le Pr. Dudley. « On l’utilise, mais ça fait à peine une dizaine d’années qu’on a développé les outils pour comprendre certains aspects de son fonctionnement ». Lorsque des ondes lumineuses aussi puissantes se déplacent dans certains matériaux, elles créent des phénomènes étranges qui ont des équivalents dans d’autres domaines. Les futurs développements de la photonique pourraient donc mener à des avancées plus globales en physique des systèmes complexes. Celles-ci déboucheront peut-être sur de nouvelles technologies qui passeraient aujourd’hui pour de la science-fiction… comme aurait pu le faire, il y a un siècle, un rayon lumineux capable de trancher du métal.



Citer ce billet
jeannemagnin (2022, 1 juin). Les futurs du laser. Le Grand public. Consulté le 23 février 2024, à l’adresse https://doi.org/10.58079/qtak

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