26 > L’ENQUÊTE un intérêt grandissant. Comme les rayonsX, ces rayonnements ont la particularité de traverser facilement la peau et les vêtements mais sans en présenter les dangers. Très actives, les recherches devraient bientôt conduire au développement d’appareils d’imagerie dans les hôpitaux. Sans oublier que les ondes térahertz, du fait de leur fréquence élevée, pourraient permettre dans le futur des communications sans fil cent fois plus rapides que les réseaux wifi actuels. Parce qu’ils sont les seuls dispositifs compacts actuellement capables de produire de telles ondes, les lasers à cascade quantique sont bien partis pour s’emparer de ce marché. Avec un bémol toutefois : dans cette gamme d’énergie, il faut les refroidir à –100 °C pour qu’ils puissent fonctionner. « Le défi actuel est d’arriver à la température ambiante, note Raffaele Colombelli, chercheur à l’Institut d’électronique fondamentale 4 à Orsay. Il faudra pour cela mieux comprendre le phénomène et tester différents types de matériaux mais je n’ai pas de doute qu’on puisse un jour y arriver. » Autre valeur montante parmi les lasers à semiconducteur : le laser à îlots quantiques. Cette fois, au lieu de couches, ce sont des grains nanométriques qui sont insérés au sein d’une matrice également semiconductrice. L’idée ? Non seulement, faire baisser drastiquement le courant électrique nécessaire pour alimenter le laser, ce qui aurait également le mérite de moins le faire chauffer, mais également le rendre insensible aux écarts de température environnants, ce qui faciliterait le déploiement de la fibre optique à nos domiciles. Autant dire que le laser à îlots quantiques est un candidat incontournable pour les télécommunications de demain. Impossible de parler de la miniaturisation des lasers sans évoquer leur avenir potentiel au sein des ordinateurs du futur. Dans ces derniers en effet, la lumière pourrait venir remplacer les électrons actuellement utilisés, ce qui permettrait par exemple de transmettre des informations beaucoup plus rapidement. Les chercheurs travaillent aussi sur de nouvelles sources laser qui seraient capables de générer des photons uniques, notamment pour des transmissions sécurisées par cryptographie quantique. Mais le chemin s’annonce encore long car on est encore très loin des niveaux de miniaturisation de la microélectronique. Le journal du CNRS n°243 avril 2010 © F. Vrignaud/CNRS Photothèque Miniaturisation, puissance… une course s’est engagée pour rendre les lasers plus performants. Réglage du laser pilote de la station Laserix, à Orsay, destinée au développement de lasers X-UV à très grande intensité. TOUJOURS PLUS DE PUISSANCE Si une course à la miniaturisation s’est engagée d’un côté, une course à la puissance s’est ouverte de l’autre. C’est que l’industrie, grande consommatrice de lasers pour découper, souder, ou encore percer, est sans cesse demandeuse d’instruments toujours plus performants. Le laser à fibre, surtout, devrait tirer son épingle du jeu. Héritier de la technologie utilisée dans les fibres optiques transocéaniques pour amplifier le signal à intervalles réguliers, il s’apprête à succéder aux lasers de puissance actuels. Il est constitué d’une fibre optique dans laquelle ont été dispersés des ions de terres rares (un groupe de métaux dont font partie l’erbium ou l’ytterbium), qui, une fois excités par une diode laser, produisent la lumière. Celle-ci chemine le long de la fibre avant de sortir sous la forme d’un puissant faisceau. Le grand atout de ce laser, c’est que tous ses composants sont intégrés, et donc protégés, dans la fibre optique. De quoi le rendre beaucoup plus fiable, plus compact et doté d’un meilleur rendement que ses concurrents. D’ici à une dizaine d’années, une autre stratégie devrait permettre de gagner encore plus en puissance. En plein développement dans les laboratoires, la combinaison, dite cohérente, de lasers vise à coupler plusieurs faisceaux entre eux pour concentrer toute leur puissance dans un seul LA PUISSANCE DU SOLEIL DANS UN LASER Parce qu’elle pourrait constituer dans le futur une source d’énergie relativement propre et quasiment illimitée, la fusion thermonucléaire fait actuellement l’objet de recherches intensives. Son principe, qui imite le fonctionnement du Soleil : faire fusionner des noyaux de tritium et de deutérium et récupérer l’énergie produite par la réaction pour alimenter des turbines. Deux voies sont explorées pour y parvenir : le confinement magnétique d’un côté (avec le futur projet Iter notamment) et le confinement par des lasers de l’autre. « La puissance conjuguée de plusieurs faisceaux lasers permet de comprimer une cible remplie d’un mélange de deutérium et de tritium qui se met alors à chauffer, explique François Amiranoff, directeur du Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses 1 à Palaiseau. Si on parvient à atteindre une température de 100 millions de degrés, la fusion s’enclenche et se propage à l’ensemble de l’échantillon. » Cet allumage du combustible devrait être atteint dans les années qui viennent par le projet américain NIF, puis en France par le Laser Mégajoule (LMJ). L’étape suivante sera de construire un réacteur rayon. « Pour cela, il faut faire vibrer tous les lasers exactement en même temps », précise Vincent Couderc, de l’institut de recherche Xlim à Limoges 5. Pour y arriver, les chercheurs utilisent toute une batterie de miroirs déformables, lentilles et autres systèmes optiques complexes. Mais le jeu en vaut la chandelle : la technique permettra de conserver un faisceau intense sur une très longue distance, chose impossible avec un seul laser. Elle intéresse déjà l’industrie spatiale qui compte l’utiliser un jour dans son projet de centrale sur orbite : des satellites capteraient © A. Chézière/CNRS Photothèque