LE LASER
Publié le 07/12/2011
Extrait du document
Le laser fête cette année son vingtième anniversaire. Dès sa naissance, il s'est imposé dans le monde scientifique, comme un instrument exceptionnel issu des principes mêmes de la mécanique quantique. Capable d'émettre une puissance lumineuse très élevée, le laser échappe aux limitations physiques inhérentes aux sources thermiques conventionnelles. Son rayonnement bénéficie de propriétés exceptionnelles de cohérence et de monochromaticité, et le faisceau de lumière qu'il émet peut être hâché fractionné, résolu, et au besoin même guidé à l'aide des fibres optiques. Le laser peut émettre sous la forme d'impulsions géantes, des puissances égales ou supérieures au Gigawatt (109 Watts) pendant des temps de quelques nanosecondes (109 s). Après la période de défrichement des premières années, les chercheurs et les techniciens se sont orientés vers la recherche et la mise au point de milieux actifs capables de produire l'effet laser. De tels milieux se rencontrent dans les trois états de la matière, et permettent l'émission laser d'une longueur d'onde particulière utilisable pour des applications hautement spécifiques.
«
grâce à la focalisation de son rayonnement sur la
zone à traiter.
La longueur d'onde du rayonne
ment employé joue toutefois un rôle important
dans
le résultat obtenu.
Le laser à C02, émet un
rayonnement dans l'infrarouge lointain qui est
absorbé fortement dès la surface des tissus ce qui
les vaporise, mais il contrôle moins bien la coagu
lation sanguine que le laser à verre-néodyme.
Ce
dernier émet dans le proche infrarouge, une radia
tion peu absorbée par l'eau, donc par les tissus
vivants, et le rayonnement opère ainsi plus en pro
fondeur permettant une meilleure coagulation.
On pourrait éventuellement conjuguer l'effet thermique et l'effet coagulant en associant les
deux rayonnements.
La spécificité du rayonnement laser peut être
utilisée pour agir sur certains types de molécules
absorbantes placées
au milieu d'autres transpa
rentes.
Certains travaux sont en cours pour inter
venir sur des réactions enzymatiques avec de
faibles puissances laser.
La manipulation de ces rayonnements en milieu
médical requiert de sérieuses précautions
pour évi
ter des dommages irréversibles au patient ainsi
qu'à l'équipe médicale, au cours des soins.
Celle-ci
doit d'abord se méfier du rayonnement réfléchi
aussi dangereux que celui émis directement lors
qu'il est renvoyé
par des instruments chirurgicaux
en acier poli.
L'utilisateur doit veiller en outre à la
parfaite transmission de l'optique utilisée sur
le parcours du rayonnement et éviter qu'il ne s'y
dépose des désinfectants ou des aérosols qui modi
fieraient la lumière transmise.
n faut donc un per
sonnel médical hautement spécialisé et bien au fait
de la physiocochimie de l'absorption du laser.
Un certain nombre de ces équipes fonctionnent dans le monde, la France y figure en bonne place à côté
des U.S.A.
, de la R.F.A., d'Israël, ainsi que de
certains pays de l'Est, U.R.S.S.
et Hongrie.
Les applications militaires
Le laser a été utilisé très vite pour la conduite de
tir, servant comme télémètre sur des chars pour le tir tendu.
Avec la deuxième guerre d'Indochine, le laser est apparu comme un moyen de guidage des
bombes et des missiles qui s'est révélé d'une très
haute précision.
Pour cela, un opérateur à bord d'un avion ou camouflé à proximité de l'ennemi,
illumine au moyen d'un rayonnement laser infra
rouge, la cible qu'il faut frapper.
Le missile ou les
bombes se guident sur le rayonnement réfléchie, par l'intermédiaire d'un calculateur.
Ces systèmes
très sophistiqués fonctionnent aussi bien de jour que de nuit, mais leur efficacité est limitée par la
puissance du laser et la divergence du faisceau.
De
plus, les conditions locales du champ de bataille,
où la poussière et la fumée sont souvent impor
tantes, peuvent affecter la transmission de faisceau
direct et réfléchi.
Le laser est utilisé également comme simulateur
de tir, car il permet d'économiser certaines muni
tions coûteuses,
tout en restant dans des condi
tions proches du tir réel.
On utilise le laser YAG
émetteur dans l'infrarouge proche, qui pourrait
être supplanté
par le laser à C02 plus pénétrant
dans les fumées.
Certains lasers,
par leur puissance peuvent infli
ger directement des dégâts à la cible qu'ils irra
dient.
Différents lasers de puissance
ont été testés,
et parmi eux des lasers C02 à écoulement superso
nique qui peuvent délivrer des puissances de
lOO kW environ pendant un temps limité par les réserves de gaz.
La cible de tels lasers pourrait être
des satellites, dont ils endommageraient l'électro
nique de stabilisation et les rendraient ainsi inopé
rants.
Le domaine des très hautes énergies laser est
également exploré au moyen d'énormes machines
regroupant de très nombreux amplificateurs de
lumière, montés en série et en parallèle.
Le rayon
nement qui en résulte, converge sur une minuscule
cible constituée
d'un microballon de verre rempli
de deutérium de tritium.
Sous l'impact lumineux
des réactions de fusion thermonucléaire peuvent
s'amorcer.
Cette méthode dite du confinement
inertiel exige des puissances de plusieurs dizaines
de Terawatts pendant des temps inférieurs à la
nanoseconde.
Ainsi
ce minuscule volume peut emmagasiner
pendant un milliardième de seconde, 10 milliards
de Joules par centimètre cube.
Cette énergie cor
respond à des champs électriques de l'ordre du
milliard de volts
par cm et des plasmas de très
haute densité allant jusqu'à l 000 g par cmJ.
Quant aux températures, elles peuvent atteindre 10 millions de degrés.
Trois projets américains très avancés sont
actuellement en concurrence :
Oméga, Antares
et NOV A.
Leur succès serait un pas important
vers la fusion thermonucléaire contrôlée.
Actuel
lement
ils apparaissent comme des systèmes
très utiles, pour l'expérimentation des phéno
mènes physiques liés à la fusion qui intéressent
fortement civils et militaires.
11 semble toutefois que depuis peu l'on songe à
des lasers de plus courte longueur d'onde pour y
parvenir.
Perspectives industrielles
L'utilisation du laser de puissance, pour la
découpe et l'usinage, s'est peu développée en rai
son du prix prohibitif de l'énergie, mais d'autres
applications sont apparues.
En vidéocommunication,
pour certaines impri
mantes d'ordinateur ultra-rapide, en holographie
et dans de nombreux systèmes de contrôle
le laser
trouve une place non contestée.
En chimie fine, le laser permet de séparer certains composés isotopi-.
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