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Les débuts du laser perce-nuage

Une équipe de scientifiques français de l'université Claude-Bernard à Lyon a réussi à faire traverser du brouillard par un faisceau laser, sans qu'il n'y ait de dispersion à la sortie. Cette réussite devrait ouvrir la voie à des applications variées, qui vont des télécommunications par laser dans l'atmosphère par tous les temps à la détermination de distance au travers des nuages, en passant par des mesures de polluants dans l'atmosphère. «Avec un laser classique, l'air et les gouttelettes d'eau diffusent la lumière dans tous les sens, et très vite le faisceau est éteint, explique Véronique Boutou, physicienne à l'université Claude-Bernard de Lyon. Alors qu'avec un laser de très forte puissance à impulsions ultra-courtes, il se crée un filament qui conduit la lumière presque sans perte jusqu'à la sortie.» Pour former ce filament laser, les chercheurs ont utilisé un appareil au nom barbare : un laser à impulsions femtosecondes. Toute l'énergie du laser est concentrée dans des impulsions ultracourtes, environ un dix millième de milliardième de seconde, ce qui donne une puissance colossale, une dizaine de fois supérieure à celle développée par une centrale nucléaire ! «Mais, comme le laser ne produit que dix impulsions par seconde, la puissance moyenne au final n'est que d'un watt», rassure Jérôme Kasparian, également physicien dans l'équipe lyonnaise. En revanche, toute l'énergie concentrée lors du passage ultra-bref d'une impulsion laser a un effet important sur l'air traversé, et produit deux effets presque simultanés. D'une part, le laser est tellement intense qu'il change l'indice de réfraction de l'air à son passage, ce qui a comme conséquence de resserrer le faisceau. Et, d'autre part, le passage du laser ionise l'air sur son passage, ce qui produit un plasma, ayant plutôt tendance a défocaliser la lumière. Quand les deux effets sont en équilibre, il y a formation d'un filament, qui sert de guide, de tube, à la transmission de la lumière. Cet effet de filament était connu depuis plus d'une trentaine d'années, mais il était il y a encore peu de temps considéré comme un effet secondaire des lasers qu'il valait mieux éviter en laboratoire pour ne pas abîmer son matériel. La grosse surprise de l'expérience lyonnaise vient du fait que des filaments de lumière ultra-intense sont assez robustes pour «passer au travers» des gouttes. Tant que la goutte est un peu plus petite que l'épaisseur du faisceau, ça passe. Et la transparence de la goutte n'y est pour rien puisque l'expérience marche aussi avec une goutte d'encre bien opaque ! Bien sûr, la goutte ne résiste pas au passage du laser et est vaporisée. Après des expériences dans une chambre à nuage artificiel réalisée en laboratoire, les physiciens lyonnais comptent également tenter l'expérience en plein air. Grâce à ces nouveaux travaux, de nouvelles idées d'utilisation du laser dans l'atmosphère vont peut-être éclore. Les militaires seront sans doute intéressés par un tel système permettant de «voir» au travers des nuages et du brouillard. Dans un autre cadre, l'équipe dirigée par Jean-Pierre Wolf à l'université Claude-Bernard poursuit l'expérience Teramobile avec un laser encore plus puissant, en collaboration avec trois autres laboratoires allemands et français, pour tester des mesures de polluants dans l'atmosphère, ou encore de mettre au point des paratonnerres par laser.

Figaro : http://www.lefigaro.fr/sciences/20030828.FIG0237.html

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