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Les lasers, précieux outils lumineux

Dans les pointeurs utilisés par vos profs, les lecteurs BluRay, les scanettes de supermarché… Les lasers sont partout. Leur particularité ? Ils émettent un rayonnement d’une seule couleur et dans une seule direction.

Les physiciens utilisent les lasers pour mieux comprendre les propriétés optiques de nouveaux matériaux ou de nouvelles molécules par exemple.

« Les lasers créent un faisceau de photons – des grains de lumière - quasiment tous identiques, explique Denis Gindre, maître de conférences à l’Université d’Angers. Ils permettent d’obtenir une lumière monochromatique aux propriétés différentes des sources lumineuses classiques. » Ce rayonnement, émis à l’aide de cristaux, de gaz, de liquides ou de semi-conducteurs, peut se situer dans n’importe quelle longueur d'onde du spectre électromagnétique, des ultraviolets aux infrarouges en passant par toutes les couleurs visibles. Et il existe aujourd’hui tous types et toutes tailles de lasers. Par exemple, le laser Mégajoule du Centre d'études scientifiques et techniques d'Aquitaine (Cesta) permet de simuler des essais nucléaires. Ses 240 faisceaux laser convergent pour « bombarder » une cible de quelques millimètres avec une énergie lumineuse supérieure à un million de joules en quelques milliardièmes de seconde…

Deux grands types de laser sont utilisés : à émission continue ou par impulsions. Les premiers intéressent principalement les industriels pour découper, souder ou les restaurateurs de patrimoine pour décaper. Les seconds intéressent davantage les chercheurs. « Les lasers à impulsions peuvent envoyer des flashs lumineux très rapides, de l’ordre de 100 femtosecondes (une femtoseconde, c’est-à-dire 10-15 seconde, correspond à un millionième de milliardième de seconde), et d’une puissance instantanée colossale. » Le physicien utilise ce type de rayonnement pour mieux comprendre les propriétés optiques de nouveaux matériaux ou de nouvelles molécules et pour analyser des réactions chimiques très brèves. Mais les lasers contribuent aussi à développer des techniques d’imagerie pour « voir des choses que l’on ne voyait pas avant ou les voir autrement ». Un précieux outil pour la médecine ou l’analyse de la pollution atmosphérique notamment.

A l’aide d’un laser, les chercheurs du laboratoire MOLTECH-Anjou ont enregistré une seconde du film Les temps modernes de Charlie Chaplin, soit 24 images superposées, sur un film plastique de l’épaisseur d’un demi-cheveu… © MOLTECH-Anjou

Grâce au soutien du projet régional LUMOMAT1, les chercheurs du laboratoire MOLTECH-Anjou ont mis au point une technique d’encodage à l’échelle moléculaire. En appliquant un laser femtoseconde sur des molécules naturelles, ils parviennent à « écrire » à la surface d’un film transparent ou d’un papier modifié chimiquement. Le message, invisible à l’œil nu et même à l’aide de techniques de microscopie classiques, n’est lisible qu’à l’aide d’un autre laser de lecture. « Cette technique de stockage masqué de l’information pourrait par exemple être utilisée pour sécuriser des papiers d’identité ou pour lutter contre la contrefaçon ». En guise de démonstration, les chercheurs ont enregistré une seconde du film Les temps modernes de Charlie Chaplin, soit 24 images superposées, sur un film plastique de l’épaisseur d’un demi-cheveu…

1 « LUMière MOLécules MATière » : ce projet associe recherche, formation et innovation. Il vise à développer l’électronique organique et la photonique de demain.

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