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Les lasers du futur seront peut-être en diamant...

ActualitéClassé sous :physique , Richard Mildren , laser raman

Voilà plus de quinze ans que l'on cherche à réaliser des lasers à diamants. L'an dernier, des chercheurs australiens parvenaient à confectionner un prototype. Cette année, les mêmes viennent d'atteindre les performances des lasers habituels.

Un des premiers lasers à diamants en action. Crédit : Macquarie University

Le premier laser optique a été réalisé il y a une cinquantaine d'années et utilisait un rubis. Depuis lors, les lasers ont littéralement envahi notre vie puisqu'on les trouve aussi bien dans les lecteurs de DVD que parmi le matériel chirurgical, par exemple en dermatologie ou pour le traitement de la myopie.

Les lasers sont aussi utilisés pour découper du métal, tenter de faire de la fusion contrôlée, pour la métrologie de précision ou encore pour des mesures de géodésie. Pour trouver des applications, les lasers doivent non seulement être performants mais aussi travailler dans des longueurs d'onde bien spécifiques. On manque à cet égard de bons lasers dans les domaines de l'ultraviolet, certaines couleurs visibles et l'infrarouge lointain.

Un moyen pour combler ces manques est d'utiliser des diamants. Mais il a fallu attendre les travaux de Richard Mildren et ses collègues l'année dernière pour que cet espoir commence à se concrétiser. Un premier laser à diamant basé sur l'effet Raman a ainsi vu le jour dans le MQ Photonics Research Centrede l'Université Macquarie, en Australie.

Les lasers Raman sont une nouveauté récente. Les premiers ont été réalisés avec du silicium. Comme cet atome ressemble au carbone il était logique de penser qu'un laser Raman à diamants était possible. De plus, on savait que les diamants ont d'excellentes propriétés pour la transmission de la lumière et de la chaleur.

Une efficacité triplée

A priori, même si la réalisation de lasers à diamants ouvre de nouvelles applications potentielles, on pourrait s'attendre à ce que le prix des diamants soit un obstacle à une large diffusion des nouveaux lasers. Ce serait exact si l'on ne savait depuis longtemps fabriquer des diamants artificiels... On est même parvenu il y a quelque temps à en produire avec de la tequila. En général, ces diamants synthétiques comportent beaucoup d'impuretés ce qui les rend peu intéressants pour la joaillerie ou pour leur utilisation dans un laser. Toutefois, depuis deux ou trois ans, de nouveaux procédés permettent d'atteindre une meilleure qualité. La technique baptisée en anglais chemical vapour deposition, ou CVD (en français dépôt chimique en phase vapeur), permet maintenant d'obtenir un cristal utilisable dans un laser Raman d'un centimètre de long pour environ 2.000 euros.

L'efficacité de l'effet Raman dans un laser à diamant était jusqu'à présent inférieure à celle de ceux basés sur du silicium ou du nitrate de baryum mais Richard Mildren et ses collègues ont réussi à l'augmenter considérablement. De 20% elle est passée à 63,5%. Si la lumière des lasers à diamants basés sur l'effet Raman peut en théorie être obtenue sur une plage de longueur d'onde comprise entre 100 microns (infrarouge lointain) et 225 nanomètres (ultraviolet), le dispositif aujourd'hui fabriqué est optimisé pour produire une lumière de couleur jaune. Les précédents étaient aussi de couleurs verte et orange.

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