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LE LASER

Publié le 07/12/2011

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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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