Le laser : 50 ans de découvertes

Après l'exposé indispensable du principe de fonctionnement du laser, chacun des chapitres détaille différents types d'instruments, des plus grands aux plus petits, ainsi que leurs applications. Longtemps considérés comme une solution à la recherche d'un problème, les lasers ont progressivement pris une place prépondérante dans la recherche et l'industrie. Une leçon à méditer. . . Les lasers sont d'abord devenus des instruments irremplaçables à toute métrologie, que ce soit la télémétrie, la vibrométrie et la gyrométrie pour le guidage des avions ; aujourd'hui d'ailleurs, ce sont les lidars qui sécurisent notre vie quotidienne, du transport aérien à la détection de la pollution. Ils sont également devenus très vite indispensables à la médecine, à la chimie, à la mécanique et à de très nombreux domaines. L'industrie de la machine-outil a été révolutionnée depuis le développement des lasers de puissance pour la soudure, la découpe, la brasure, le marquage.

Les lasers ont également permis des avancées spectaculaires de la recherche fondamentale : optique quantique, détection des ondes de gravitation, tests de la relativité générale et des théories cosmologiques. Les recherches sur les atomes froids, qui ont valu le prix Nobel à Claude Cohen-Tannoudji en 1997, vont déboucher sur des applications spectaculaires en préparation pour la navigation avec les nouveaux lasers à atomes qui en découlent. On est bien loin d'avoir épuisé les recherches sur la technologie des lasers et les possibilités qu'elles vont offrir. Les lasers ultraviolets et dans le domaine X restent dans l'enfance. À l'autre bout du spectre des fréquences, les lasers Térahertz continuent à se développer et devraient trouver de nombreuses applications en chimie et dans le domaine de la sécurité. Les sources d'énergie du futur utilisant la fusion thermonucléaire nécessiteront de nouvelles générations de lasers très puissants, impliquant de nouveaux matériaux et de nouveaux concepts d'architecture optique. Et demain, de nouvelles maladies vont pouvoir être traitées par laser, comme la dégénérescence maculaire de l'oeil, qui affecte des dizaines de millions de personnes âgées. Bref, le laser a encore un brillant avenir devant lui.

Cet ouvrage a été écrit par des chercheurs français, tous fortement impliqués dans des travaux qui perfectionnent ou utilisent des lasers. La liste des auteurs est indiquée au début de chaque chapitre, ainsi que le laboratoire où ils exercent. L'ensemble de cet ouvrage a été coordonné par deux brillants jeunes chercheurs, Fabien Bretenaker et Nicolas Treps. Fabien Bretenaker est directeur de recherche CNRS au laboratoire Aimé Cotton, professeur chargé de cours à l'École Polytechnique ; ses recherches concernent la physique des lasers, l'interaction matière-rayonnement, l'optique non-linéaire et le traitement optique des signaux radar. Nicolas Treps est maître de conférences à l'université Pierre et Marie Curie à Paris, chercheur au Laboratoire Kastler Brossel ; ses travaux portent sur les mesures de grande sensibilité, l'optique non-linéaire, les propriétés quantiques de la lumière et l'information quantique.

Ce livre est destiné à tout public curieux de science et de technologie. Il s'adresse en particulier aux élèves des classes terminales et préparatoires des lycées, à leurs professeurs et aux étudiants scientifiques de tous niveaux. Il comporte une grande diversité de thèmes, tous traités d'une façon aussi simple et pédagogique que possible, avec de nombreux figures et schémas mais très peu d'équations.

Fabien Bretenaker est directeur de recherche au CNRS. Ancien élève de l'École Polytechnique, il a obtenu en 1992 le grade de docteur de l'université de Rennes I pour des travaux sur les lasers en anneau avec applications à la gyrométrie. Il a travaillé plusieurs années pour la société Sagem, notamment sur les gyromètres optiques, avant de rejoindre le CNRS en 1994, au sein du laboratoire de Physique des Atomes, Lasers, Molécules et Surfaces de Rennes. Depuis 2003 il travaille au laboratoire Aimé-Cotton à Orsay, dont il est aujourd'hui directeur adjoint. Il est également professeur chargé de cours à l'École Polytechnique. Son activité de recherche couvre les domaines de la physique des lasers, de l'optique non-linéaire, de l'interaction cohérente matière-rayonnement, de l'optique quantique, avec des applications allant du domaine de l'information quantique à l'utilisation de l'optique dans les radars.

Nicolas Treps est Maître de Conférences à l'université Pierre et Marie Curie. Ancien élève de l'École Polytechnique, il a effectué sa thèse au laboratoire Kastler Brossel sur les propriétés quantiques des images optiques, thèse soutenue en 2001. Il a ensuite effectué un séjour post-doctoral à l'université nationale d'Australie à Canberra pendant lequel il a travaillé sur les protocoles d'information quantique. Depuis 2002 il travaille au laboratoire Kastler Brossel et ses activités de recherche sont centrées sur les propriétés quantiques de la lumière, les mesures de grande sensibilité et l'optique non-linéaire. Il démarre actuellement un projet sur les limites quantiques au positionnement dans l'espace-temps avec des impulsions laser.