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jackzai

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Naissance du laser Apollon attendu en fin 2016

Naissance du laser Apollon attendu en fin 2016

Un LASER (pour « Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation », amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement) est un appareil qui produit un rayonnement spatialement et temporellement cohérent (de grande pureté spectrale). Le laser Apollon est de type "haute intensité" avec un faisceau de lumière cohérente d'une quarantaine de centimètres de diamètre, amplifié dans des cristaux spéciaux par des pointeur laser auxiliaires. Cette lumière est concentrée à la fois dans l'espace et le temps pour en faire une impulsion micrométrique extrêmement brève de quelques femto-secondes (des milliardièmes de millionièmes de seconde), un temps si bref qu'il permet d'atteindre la puissance astronomique de 10 petawatts (1016 W), l'équivalent d'un million de réacteurs nucléaires. Ces lasers sont si puissants que leurs impulsions ne peuvent pas se propager dans l'air sans provoquer un bruit assourdissant. La compression se fait donc dans une grande enceinte sous vide de plusieurs mètres de diamètre. L'impulsion qui sera concentrée dans ce gros cylindre en acier sera ensuite transmise à travers des tuyaux, également sous vide, vers l'une des deux salles auxiliaires.

laser bleu 30W

Le laser Apollon pemettra de réaliser des recherches scientifiques sur les processus physiques dans des conditions extrèmes de température et de pression; il permettra d'accélérer des électrons ou des protons à des vitesses considérables sur de très courtes distances pour remplacer certains accélérateurs actuels. Il permettra l'étude des propriétés fondamentales de la matière et génerera des sources de rayonnements X très brèves utilisables en médecine, en archéologie ou en physique des matériaux.

Fin 2016, Apollon deviendra le premier pointeur laser pas cher au monde à atteindre la puissance de 5 pétawatts (PW)1, plusieurs fois celle des meilleurs lasers actuels. Cette installation, portée par le CNRS en partenariat avec l'École polytechnique, le CEA et d'autres institutions2, est même conçue pour atteindre 10 PW. La chaîne laser a été installée dans l'ancien bâtiment de l'accélérateur linéaire de Saclay, au cœur de la nouvelle Université Paris-Saclay. Elle sera complétée par deux salles expérimentales où seront explorées les frontières de la physique. L'installation est inaugurée le 29 septembre 2015.

Cette année internationale de la lumière proclamée par l'ONU marque la naissance d'Apollon, qui deviendra l'an laser le plus puissant du monde, avec ses 5 PW (1/35e de la puissance solaire reçue par la Terre). À terme, ce pointeur laser led devrait atteindre une puissance de 10 PW. Grâce à son intensité lumineuse extrême, il produira des faisceaux de particules et des rayonnements aux paramètres inégalés, permettant de repousser les limites de la recherche fondamentale. Ouvert à la communauté scientifique nationale et internationale à l'horizon 2018, et intégré dans le Centre interdisciplinaire lumière extrême (Cilex), Apollon sera un instrument de choix pour explorer des domaines nouveaux, certains jusqu'ici essentiellement théoriques, de la physique relativiste3 à la physique du vide, en passant par de nouvelles technologies d'accélération des particules et d'analyse de la matière.

  1. 1 PW vaut 1 million de milliards de watts.
  2. Institut d'Optique Graduate School, ENSTA ParisTech, Université Paris-Sud, UPMC.
  3. Fonctionnement de la matière lorsque les particules se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière.

  laser bleu 10000mw

Pour des lasers de cette ampleur, il a fallu repousser les limites technologiques actuelles dans plusieurs domaines, en particulier pour les optiques de grand diamètre. Parmi celles-ci, on peut citer la fabrication de cristaux de titane-saphir d’un seul tenant et de qualité optique parfaite jusqu’à au moins 20 centimètres de diamètre, de réseaux de diffraction mesurant 90 centimètres sur 45. Mais aussi de miroirs adaptés à des faisceaux de 400 millimètres de diamètre (comparés à environ 100 mm pour des faisceaux de 1 PW), d’une planéité remarquable – l’ensemble de la surface de ces grandes optiques doit être plane à moins d’une petite fraction de micromètre près – et fonctionnant sur une gamme spectrale très large (700 à 900 nm), intrinsèque aux durées d’impulsions femtosecondes. De plus, tous ces éléments doivent supporter des intensités lumineuses très élevées et résister à un grand nombre de tirs pointeur laser vert.

La mesure précise des propriétés de ce type de faisceaux, qui ne peut se propager dans l’air ni traverser de matière sans que sa qualité optique soit irrémédiablement perdue, est un problème complexe qui suscite encore de nombreux travaux et conduit au développement de nouveaux instruments sophistiqués.

En ce qui concerne le schéma de la chaîne d’amplification laser, obtenir des impulsions ultra brèves à haute puissance nécessite de contrôler toutes les propriétés optiques du faisceau, comme sa planéité et sa largeur spectrale avec une précision remarquable. L’obtention de l’énergie finale en une seule chaîne d’amplification est en soi un autre défi qui a nécessité un grand nombre d’études préalables et la validation de nouveaux concepts.

S'il vous plat visitez les sites suivants pour en savoir plus: