L'invention du siècle - La lumière mise en boîte | Réseau de l'Université du Québec

L'invention du siècle - La lumière mise en boîte

2015-12-08

L'invention du siècle - La lumière mise en boîte

Quand le physicien états-unien Theodore Maiman met au point le premier laser en 1960, la communauté scientifique est loin de se douter qu’une révolution est en marche. La découverte intrigue, mais elle est qualifiée de « solution dont on cherche encore le problème »… Aujourd’hui, les lasers sont partout. Ils permettent de générer et de stocker de l’information (fibres optiques, CD, etc.), de pratiquer des interventions chirurgicales, de découper des matériaux, de décaper des bâtiments, d’analyser la matière, de faire de la microscopie ou de l’astronomie, ou encore de guider des missiles. « Je ne fais plus vraiment le compte, mais au-delà de50 prix Nobel, que ce soit en chimie, en physique ou en médecine, sont liés à l’utilisation des lasers », aime à rappeler Sylvain Cloutier, professeur au département de génie électrique de l’École de technologie supérieure (ÉTS).

Les lasers sont partout : dans l’industrie, dans la vie quotidienne et dans les laboratoires de recherche. Mais il a fallu des décennies avant que les scientifiques parviennent ainsi à domestiquer la lumière.

Il faut dire que la lumière émise par les lasers n’a rien de banal. Elle est même radicalement différente de la lumière naturelle. Alors que cette dernière est constituée d’ondes qui se déplacent dans toutes les directions, le faisceau laser, lui, est très directionnel et se propage sans diverger, ou très peu. Alors que la lumière du jour est composée de toutes les couleurs (ou longueurs d’onde) de l’arc-en-ciel, la lumière laser est soit faite d’une seule longueur d’onde, lorsque le rayonnement est continu – comme dans les pointeurs laser –, ou de plusieurs longueurs d’onde très proches les unes des autres, lorsque le laser émet plutôt des flashs de lumière (impulsions) de durée définie. Enfin, dans la lumière « classique », les différentes ondes sont chaotiques et indépendantes les unes des autres. « Dans un flash laser, les différentes ondes sont “en phase”. On force toutes les ondes à se déplacer dans la même direction pour qu’elles puissent communiquer (interférer) ensemble et créer ce qu’on appelle l’impulsion », explique François Légaré, spécialiste des lasers au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) à Varennes.

Pour domestiquer ainsi la lumière, il a fallu des décennies de travail théorique, initié par Einstein en 1905. Derrière le mot « laser » se cache d’ailleurs un acronyme complexe, issu de la langue anglaise, signifiant « amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement ». Comme son nom l’indique – de façon assez obscure, convenons-en ! – le laser consiste donc à amplifier la lumière et à l’ordonner. Il se compose d’un milieu amplificateur (il peut s’agir d’un gaz, d’un liquide ou d’un solide), d’une cavité composée de deux miroirs qui « emprisonne » la lumière et d’une source externe d’énergie pour exciter le milieu amplificateur.

Un dossier réalisé par Marine Corniou.

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Source :
La recherche dans le réseau de l’Université du Québec
Volume 5, no 2, p VI-VII.