LASERS
Les principales applications des lasers
Éclairage, alignement, guidage et applications grand public
La lumière laser, émise en faisceau quasi parallèle, se prête, mieux que toute autre, à toutes les transformations optiques. Elle peut être focalisée sur un objet ou un échantillon pour y créer un éclairement intense. En impulsions courtes, elle fige sur place les mouvements et les événements les plus rapides, y compris, au laboratoire, certaines réactions chimiques dont la rapidité interdisait jusqu'à présent l'analyse. Mais on peut aussi éclairer des objets lointains. Les militaires utilisent cette propriété pour désigner une cible lointaine à l'attention du tir terrestre ou aérien. De même, des missiles ou des bombes se dirigent ainsi automatiquement vers l'objet désigné (cf. missiles). On peut aussi asservir un engin à se déplacer le long d'un faisceau laser : un missile antichar sera ainsi guidé comme par un fil vers sa cible, une machine de forage creusera en ligne droite malgré les irrégularités de la roche. Mais d'autres utilisations sont très simples : au laboratoire, à l'usine, sur les chantiers, des dizaines de milliers de lasers He-Ne, et, de plus en plus, à semiconducteur, sont vendus pour le réglage ou l'alignement. Très simples également dans leur principe sont les lecteurs de codes-barres, où un mince faisceau laser (He-Ne ou semiconducteur), réfléchi par des miroirs tournants multiples, balaye le volume traversé par les objets à identifier, tandis qu'un détecteur analyse le signal retour pour y repérer un code. Plus d'une centaine de milliers de petits lasers sont destinés chaque année à ces usages. Enfin, dernière application importante : les lasers He-Ne et à semiconducteurs constituent la source rouge pour la composition des images couleurs en imprimerie.
Mais c'est dans deux autres secteurs très proches du grand public que le marché du laser a véritablement explosé : les imprimantes laser, qui utilisent des lasers semiconducteurs d'une fraction de watt, et les lecteurs/graveurs de disques compacts (CD et DVD). Dans les lecteurs, le faisceau d'un laser semiconducteur d'environ 1 mW, coûtant moins d'un euro, est focalisé sur le disque en rotation, dont le pouvoir de réflexion en chaque point est codé en fonction du signal à restituer (son, image, message informatique). Dans les graveurs, l'enregistrement utilise un laser plus puissant qui va soit « marquer » le disque par un échauffement déformant sa surface, soit y provoquer une réaction chimique, altérations locales qui modifieront ensuite, à la lecture, ses propriétés réfléchissantes. La plupart des ordinateurs personnels contenant un ou deux lecteurs/graveurs, on peut estimer que plusieurs centaines de millions de tels lasers sont vendus annuellement pour équiper ces appareils.
Soudure, marquage et usinage des matériaux
Dans les applications qui précèdent, l'état de surface de l'objet visé n'est pas modifié drastiquement par le flux laser, et l'on peut parler d'éclairement. Il n'en est plus de même lorsqu'on concentre suffisamment le faisceau lumineux. Dans ce cas, même un laser de puissance modeste peut créer localement des températures très élevées.
Focalisés sur des aires du même ordre, des lasers plus puissants permettent d'atteindre des températures auxquelles aucun matériau, même réfractaire, ne résiste. Généralement, l'usinage laser offre des avantages multiples :
– Le laser ne s'use pas, comme le feraient des outils coupants, et n'a pas besoin d'être re-réglé au cours d'une opération.
– L'apport d'énergie, très intense mais très localisé, provoque la fusion (voire la volatilisation) très rapidement, sans que la chaleur ait le temps de se propager notablement. On réduit ainsi fortement les dommages[...]
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Écrit par
- Yves LECARPENTIER : professeur à la faculté de médecine, université de Paris-XI, service d'explorations fonctionnelles cardio-vasculaires et respiratoires, hôpital de Bicêtre
- Alain ORSZAG : ingénieur, École polytechnique, docteur ès sciences
Classification
Médias
Interactions atome-lumière et pompage optique
Encyclopædia Universalis France
Laser solide Nd-YAG et laser à gaz hélium-néon
Encyclopædia Universalis France
Laser semiconducteur
Encyclopædia Universalis France
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HISTOIRE DE LA TECHNIQUE DU LASER - (repères chronologiques)
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1900 Max Planck suggère que l'échange d'énergie entre les ondes et la matière est discontinu et se fait par « grains » de rayonnement : les quanta d'énergie.
1913 Niels Bohr introduit la notion de niveaux d'énergie des atomes pour rendre compte de l'émission de quanta d'énergie....
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LASER, en bref
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La possible existence de l'émission stimulée (ou induite) de radiations électromagnétiques, qui est le phénomène fondamental permettant le fonctionnement du laser (light amplification by stimulated emission of radiation, signifiant amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement),...
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