Histoire de la technologie laser

Au début, il y avait : Albert Einstein. Au début du 20e siècle, le célèbre physicien s’est soigneusement penché sur le phénomène de la lumière dans ses recherches. Une de ses réflexions portait sur la question de savoir si la lumière pouvait éventuellement être composée de « paquets d’énergie » (l’hypothèse de la mécanique quantique de Planck était déjà connue). Avec le « principe d’émission stimulée » découlant de ces réflexions, Einstein a posé les bases du développement d’une technologie que nous connaissons maintenant comme la technologie laser. Toutefois, c’était plus de 40 ans avant que le physicien Charles Townes mette les bases théoriques d’Einstein en pratique sous forme d’émission stimulée. L’émission stimulée signifie qu’un milieu actif au laser peut stocker temporairement de l’énergie, par exemple en diffusant de la lumière. Cette énergie stockée peut être récupérée, le faisceau laser est ainsi amplifié.

 

 

Du maser au laser

À la fin des années 1940, Townes a fait des expériences avec les micro-ondes et en 1951, il a conçu un appareil qui pouvait générer et amplifier ces micro-ondes. En se basant sur la théorie d’Einstein, Townes a donné le nom de « Maser » à sa découverte, un acronyme anglais pour « microwave amplification by stimulated emission of radiation » (« amplification de micro-ondes par émission stimulée de rayonnement »). Ce qui était possible avec les micro-ondes, notamment l’amplification par émission stimulée de radiation, devrait également être réalisable avec la lumière infrarouge ou conventionnelle, sachant que lorsque la longueur d’onde diminue, le coût de construction d’un laser augmente grandement.

Cependant, ce n’est que quelques années plus tard qu’une « amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement » (« light amplification by stimulated emission of radiation, laser en court ») a été réellement construite à partir de cette hypothèse. Tout le matériel nécessaire pour construire un laser était connu et disponible. Une lampe flash, un rubis synthétique dopé avec du chrome et une gaine en métal ont finalement constitué le premier laser dans les mains du physicien Theodore Maiman en 1960. Néanmoins, les experts n’ont tout d’abord pas prêté une grande attention à cette découverte. Au contraire, d’ailleurs : lorsque Maiman a voulu que ses découvertes soient imprimées dans un journal, les éditeurs ont refusé d’accepter le texte. En effet, la possibilité de combiner les faisceaux de lumière cohérents avec une grande pureté de couleur semblait trop insignifiante et inutile.

Ce n’est qu’après plusieurs années que les possibilités offertes par la technologie laser sont devenues plus claires. Aujourd’hui, un large éventail de systèmes laser existent. Et tous sont basés sur le principe qu’Einstein a prédit en 1917 et que Theodore Maiman a démontré en pratique en 1960.

L’évolution du laser depuis les années 1960

Une fois que le principe de la technologie laser a été découvert, tout est soudain devenu plus rapide en matière de développement. Dès 1961, un laser à rubis a été utilisé en ophtalmologie aux États-Unis. L’invention est rapidement devenue incontournable, en particulier en médecine et a amorcé l’ère de la chirurgie la moins invasive possible.

Un an plus tard, en 1962, le laser semi-conducteur faisait également l’objet de recherches aux États-Unis. Ce laser ultra-compact peut être utilisé en fonctionnement continu et est ainsi facile à intégrer dans des composants électroniques. 

Le premier laser CO2 a été inventé en 1964 par Kumar Patel pour une haute puissance de faisceau et ainsi pour l’utilisation industrielle. Depuis lors, les lasers sont utilisés pour la découpe, le perçage, le marquage ou la soudure du métal. Aujourd’hui encore, les lasers au CO2 sont un élément indispensable de la production moderne, plus de 50 ans après leur découverte. 

Depuis 1966, la physique des lasers est devenue colorée. Avec le développement du laser à colorant, il est possible de choisir librement la longueur d’onde de la lumière laser avec un spectre de colorants fluorescents. Depuis, les lasers à colorant sont principalement utilisés dans la spectroscopie.

Le laser devient un produit de base

Les désormais presque obsolètes CD et CD-ROM ont pu être produits à partir de 1972. Avec l’invention du laser semi-conducteur, la physique des lasers a finalement pénétré le marché de masse. À partir des années 1980, la nouvelle technologie photonique, une combinaison de diodes laser et de transmission de fibre de verre, est adaptée à la production de masse et assure aujourd’hui la grande vitesse de données d’Internet.

Enfin, en 1998, les diodes laser sont devenues plus petites que la longueur d’onde de la lumière qu’elles émettent. Depuis lors, des nanolasers sont utilisés pour le traitement de données, la médecine ou la transmission de signal optique.

L’utilisation du laser aujourd’hui

Dans le domaine médical, les faisceaux laser retirent le tissu tumoral dans le cadre de la thermothérapie induite par laser et sont utilisés pour remédier aux décollements de rétine ou traiter les varices.

En cosmétique, les lasers retirent les tatouages vieillis ou non désirés ou sont utilisés pour l’épilation permanente. En raison de l’important rayonnement de chaleur et des produits de réaction des pigments de couleur altérés/détruits par la chaleur, l’utilisation de lasers pour retirer les tatouages est risquée. Néanmoins, la méthode s’est largement étendue et est devenue un standard.

Dans la construction de tunnels, les machines laser fournissent un faisceau directionnel permettant une grande précision lors du creusage pour les machines.

Autres applications de machines laser

Le laser est également omniprésent dans notre quotidien. Le faisceau lumineux grave les CD, imprime le papier ou scanne nos achats à la caisse du supermarché. Les lasers aident lors des présentations sous forme de pointeurs laser ou sont utilisés pour mesurer rapidement et facilement les distances. 

Dans le secteur industriel, ils permettent de percer, couper, marquer ou souder le métal. Les lasers sont très précis, même avec les géométries les plus compliquées, pour lesquelles les méthodes de traitement usuelles comme le tournage ou le fraisage échoueraient. 

Dans la recherche, les lasers sont utilisés dans la spectrométrie de masse pour susciter des états atomiques ou moléculaires plus élevés ou servent à étudier l’atmosphère. 

L’idée de production d’énergie à l’aide de lasers en est toujours à ses débuts. Dans le domaine de la fusion nucléaire, les lasers à haute puissance produisent des plasmas à densité élevée avec des particules très denses et des températures jusqu'à 1 million de degrés. Toutefois, nous ne savons toujours pas précisément quand une fusion nucléaire stable et exothermique peut être établie.

Découvrez nos machines laser en action ! Demander une démonstration
Demander une démonstration