Le laser picoseconde le plus puissant à ce jour vient d’être dévoilé par des scientifiques : ScienceAlert

Toute avancée dans la technologie laser présente un énorme potentiel dans toute une série de domaines – des communications spatiales à l’énergie de fusion – et nous venons d’en avoir une de grande taille : des impulsions laser ultra-courtes allant jusqu’à 100 mégawatts, les plus puissantes de ce type jamais produites à partir de un système créé par l’homme.

Ces impulsions durent moins d’une picoseconde (un millionième de millionième de seconde), et le maximum de 100 mégawatts suffirait à alimenter brièvement 100 000 aspirateurs, à partir d’une seule impulsion. Même la puissance de sortie moyenne, 550 watts, est de plus de 50 % supérieure à tout ce qui avait été observé lors d’expériences antérieures.

La nouvelle technologie pourrait trouver toutes sortes d’utilisations dans les mesures de haute précision, la surveillance et l’usinage d’autres matériaux, selon l’équipe à l’origine de la recherche de l’ETH Zurich en Suisse.

« Ce record est le résultat d’un long et passionnant voyage avec beaucoup de physique laser intéressante », dit la physicienne Ursula Keller, de l’ETH Zurich.

Nous avons ici affaire à ce que l’on appelle des lasers à disques à impulsions courtes, basés sur des disques ultra-fins qui contiennent un cristal contenant atomes d’ytterbium. Ce disque crée un faisceau laser lorsque ces atomes sont excités.

Deux innovations sont à l’œuvre ici : premièrement, un agencement spécial de miroirs pour former une « cavité de réplication » améliorée, capable de rebondir et d’amplifier la lumière laser à des niveaux plus élevés sans perdre en instabilité.

Deuxièmement, il y a le miroir semi-conducteur utilisé dans le laser – appelé miroir semi-conducteur à absorbeur saturable ou SESAM. Il aide à façonner la lumière laser en impulsions courtes et intenses. Cela a été amélioré par l’équipe de plusieurs manières, y compris l’ajout d’un mince fenêtre saphir.

Ce type d’amplification de la lumière laser impliquait auparavant davantage d’énergie et des instruments plus gros, souvent extérieurs au laser lui-même. En revanche, la technologie utilisée ici est plus compacte et plus efficace.

« Des impulsions avec des puissances comparables à celles que nous avons obtenues jusqu’à présent ne pouvaient, jusqu’à présent, être obtenues qu’en envoyant des impulsions laser plus faibles via plusieurs amplificateurs séparés à l’extérieur du laser. » dit le physicien Moritz Seidel, de l’ETH Zurich.

Les chercheurs responsables du laser record ont de nombreuses idées sur la manière dont il pourrait être utilisé. Une application potentielle réside dans le peignes de fréquence utilisé dans des horloges ultra-précises, ce qui pourrait signifier plus de précision dans la mesure du temps et des phénomènes naturels.

Ces types de lasers peuvent également être utilisés dans matériel de test sans les couper : rechercher des défauts dans des objets par exemple ou scanner le corps humain. Cet établissement de nouveaux records n’est que le début de la technologie laser améliorée.

Et c’est un autre excellent exemple du travail minutieux et dévoué que les scientifiques accomplissent en laboratoire, pour développer des lasers qui vont au-delà de ce que nous avons vu auparavant et pour les utiliser pour examiner l’Univers qui nous entoure.

« Quand cela a finalement fonctionné et que nous avons observé comment le laser créait des impulsions, c’était vraiment cool », dit Seidel.

La recherche a été publiée dans Optique.