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Le laser n'a pas épuisé son potentiel d'application

PROPOS RECUEILLIS PAR CHARLES FOUCAULT
À 50 ans, le laser n'a pas pris une ride. Il est même encore en pleine croissance. Christian Chardonnet, qui lui a déjà consacré 25 ans de sa vie, l'affirme avec enthousiasme. Le marché mondial du laser a atteint 7 milliards d'euros en 2009. Il est amené à se multiplier avec l'arrivée à maturité de tous les travaux en cours autour de la lumière contrôlée, sur la consommation d'énergie ou sur les applications grand public. Paroles d'un expert en la matière.

Le laser est cinquantenaire, est-ce le début de sa fin de carrière ?

Christian Chardonnet : Absolument pas ! Ses inventeurs n'en avaient pas conscience mais le laser à un nombre d'applications inimaginable. Simplement parce qu'un laser c'est de la lumière contrôlée et que la lumière régit l'interaction entre les constituants de la matière.

C'est-à-dire ?

C. C. : Sous l'action de la lumière, les électrons en orbite autour d'un atome changent de configuration. Contrôler la lumière c'est donc être capable de modifier l'état de la matière. La lumière peut prendre des tas de propriétés, en fonction de sa longueur d'onde et de son intensité. Le soleil ou une lampe donnent une lumière contenant de multiples longueurs d'ondes. Un laser, lui, n'en a qu'une concentrée dans un faisceau extrêmement bien dirigé, sur quelques millimètres carrés. En le maîtrisant, l'homme a acquis la capacité de modeler, d'observer, d'étudier la matière très finement.

Alors il serait plutôt un quinqua adolescent ?

C. C. : C'est certain, il a encore de beaux jours devant lui ! Tout d'abord parce que les applications qui existent sont vouées à perdurer. On le retrouve partout, il mesure la vitesse, détecte les particules, fait voyager les données d'Internet et permet d'atteindre des milliers de degrés très facilement. Il est utile en médecine : en dentisterie, en ophtalmologie, en dermatologie. Avec des lasers impulsionnels, on est capable de faire des photos (comme avec un stroboscope ndlr) pour observer des réactions chimiques ou le mouvement des électrons dans les atomes. La roue est vieille et pourtant elle sert encore. Il en sera de même pour le laser.

La roue est certes toujours utilisée mais elle n'évolue plus. Va-t-on également arriver à un palier dans l'innovation sur les lasers ?

C. C. : Je ne pense pas. Même si les principales nouveautés seront la découverte d'autres utilisations possibles des technologies existantes, les sources laser et les moyens de conduire cette lumière vont encore évoluer. Pour l'instant, les données Internet circulent dans les fibres optiques, passent par un transformateur situé dans la rue et finissent leur chemin sur un fil de cuivre jusqu'à votre appartement. La prochaine grande innovation sera la fibre optique chez les particuliers. Elle multipliera le débit Internet par dix. Les Japonais ont commencé mais la technologie n'est pas encore prête. Les dispositifs domestiques chauffent et consomment trop d'énergie.

Diminuer la consommation d'énergie des lasers est le principal défi des années à venir ?

C. C. : Le principal mais pas le seul. Pour l'instant le trafic Internet mondial consomme plus d'énergie que le trafic aérien. Il faut que nous diminuions cela. Mais nous avons beaucoup d'autres défis à relever : développer les sources laser les plus variées possibles pour étendre le spectre accessible par la lumière laser et aller encore plus loin dans l'interaction avec la matière. La recherche en protonthérapie pour le traitement des cancers est aussi très importante et devrait être mature d'ici une dizaine d'années. Elle existe déjà mais nécessite d'énormes installations, très chères. Il s'agit d'accélérer les protons avec des lasers très intenses et de cibler les cellules cancéreuses avec ce flux. C'est bien plus efficace que les rayons X utilisés actuellement. Le faisceau de protons pénètre la matière avec exactement la bonne énergie pour être absorbée par la tumeur et la détruire.

Avec un laser, on peut aussi ralentir des particules (électrons, atomes), et ainsi les manipuler. Comme elles sont très sensibles au champ terrestre, elles permettent de détecter des déplacements infimes. La défense et la navigation sont très intéressées par cette avancée.

À chaque nouvel usage découvert se pose le même challenge : parvenir à une solution simple, sur étagère. C'est finalement dans le transfert de technologies que nous avons le plus de progrès à faire.

Justement, quel rôle doit jouer l'industrie dans ces avancées ?

C. C. : De nombreux industriels s'intéressent à la structure des matériaux. Ils utilisent déjà les lasers pour couper, souder mais aussi pour le traitement de surface. Ils doivent continuer à soutenir nos projets de recherche amont pour bénéficier de nos résultats et ainsi rester compétitifs. D'un autre côté, ils jouent un rôle très important dans le développement des optiques que nous utilisons pour nos expérimentations. Nous ne disposons pas des outils nécessaires à la fabrication de miroirs striés capables d'accepter des puissances lasers parfois énormes. Idem pour les sources lasers, souvent très spécifiques. Nous avons des contrats avec des entreprises comme Horiba Jobin Yvon, Thales, Amplitude technologies. D'ailleurs, via le dispositif Cifre, ces sociétés payent parfois un doctorant qui vient chez nous travailler sur un projet avant de le recruter.

Quels domaines industriels utilisent le plus les lasers et pour quoi faire ?

C. C. : Les robots de découpe et de soudage accaparent une grande partie des sources lasers, dans l'industrie automobile notamment. Elles sont même utilisées en confection, pour couper les tissus. Mais ce sont les diodes lasers qui sont les plus répandues sur la planète. Beaucoup plus petites et moins puissantes, elles se nichent dans tous les lecteurs CD et DVD ainsi que dans les fibres optiques, pour la transmission d'Internet.

Cela va-t-il changer ?

C. C. : Phénomène mondial et de masse, Internet va rester le principal consommateur de sources laser. Surtout avec l'arrivée de la fibre optique chez les particuliers. Ensuite, j'imagine une multiplication importante dans le domaine médical. Pour les traitements mais aussi pour le diagnostic : le laser est un moyen non invasif d'étudier le corps humain grâce à l'analyse de la lumière diffusée par les tissus. Là aussi de gros développements restent à faire, pas optiques mais informatiques. Les sources lasers, nous les avons, le travail est au niveau du traitement du signal récupéré, qui peut être très complexe.

À quoi ressemblera cette interview dans cinquante ans ?

C. C. : Les lasers seront partout. C'est une question d'imagination. On peut faire confiance à l'ingéniosité humaine pour trouver des applications encore plus précises et massives. Les idées qui jaillissent dans les labos aujourd'hui auront trouvé des utilités et seront devenues des technologies fiables, comme l'ordinateur quantique ou la fusion inertielle (alternative à l'énergie nucléaire utilisant le laser). Il y a aussi beaucoup d'idées que nous n'avons pas encore imaginées. Je pense surtout à des produits utilisables par des non-spécialistes. C'est difficile, il faut passer de mécanismes très complexes à des choses très simples à utiliser. De la même manière qu'un chirurgien peut désormais opérer grâce à un laser sans avoir une thèse d'optique, le laser sera demain un outil commun pour tout un chacun.

SES 3 DATES

1984 Il entre au CNRS comme attaché de recherche au laboratoire de physique des lasers Université Paris 13 1998 Il devient directeur du Laboratoire de physique des lasers 2010 Il est nommé directeur du laboratoire Charles Fabry de l'Institut d'optique

LABORATOIRE CHARLES FABRY

Unité mixte du CNRS dont l'université Paris Sud est également partenaire, les recherches du laboratoire Charles Fabry couvrent de multiples facettes de l'optique fondamentale et appliquée. Le laser est au coeur de ses activités.

Les liaisons non-dangereuses

On en entend parler. On imagine ça entre le Da Vinci Code et la communication satellitaire. On se dit que c'est beaucoup trop compliqué. Ça l'est. La cryptographie quantique est l'un des sujets de recherche du laboratoire Charles Fabry. Cette méthode de communication brouille l'information en s'appuyant sur les lois de la physique quantique qui garantissent l'inviolabilité du cryptage (contrairement à celles de la physique classique). Grâce à la propriété de cohérence du laser qui porte le message, celui-ci ne se propage pas point par point. Il est visible en plusieurs endroits simultanément. S'il est intercepté, le système est perturbé. Tout espion qui tente d'accéder aux données est immédiatement repéré et la communication stoppée. Les enjeux sont importants aux vues de l'étendue des marchés potentiels. Les secteurs militaire et bancaire sont en ligne... de mire.

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