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L’exemple des technologies laser de l’ultra bref

Dossier - Laser ultra bref : un rayon pour le futur
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Les lasers à impulsions ultra brèves – d'une durée d’impulsion inférieure à la picoseconde (10-12 s) jusqu’à quelques centaines de femtoseconde (10-15 s) – peuvent apporter des innovations significatives dans des secteurs variés de production industrielle.

  
DossiersLaser ultra bref : un rayon pour le futur
 

Tenter de brosser le paysage des applications industrielles utilisant des impulsions laser ultra brèves (durée d'impulsion de quelques centaines de femtoseconde, 10-15 seconde) peut paraître un sujet difficile car il n'existe pas tellement d'applications réellement parvenues au niveau d'une utilisation standard dans l'industrie et donc bien connues. 

© Capri23auto, Pixabay, DP

Citons tout de même le domaine de la chirurgie opthalmique (lasik femto[1] ou le domaine de la réparation de circuit [2] qui ont vu apparaître des systèmes industriels utilisant des lasers femtoseconde. Cependant il ne serait pas étonnant que l'avenir réserve un beau développement industriel à ces technologies. C'est un peu l'argument de ce dossier qui veut aussi montrer comment recherche et innovation peuvent aller très bien ensemble.

Les applications innovantes d'une technologie laser sont liées au progrès de la connaissance des mécanismes d'interaction laser matière. Dans le cas des impulsions ultra brèves cette connaissance a beaucoup progressé ces dernières années et constitue le point de départ de la mise au point de procédés industriels. Cependant, il convient aussi de prendre en compte le temps nécessaire à la mise en place de ces procédés nouveaux en milieu industriel. Par bien des aspects, le laser lui-même est encore considéré comme une nouveauté, spécialement dans les secteurs de production industrielle. Les technologies de l'ultra bref peuvent alors apparaître comme « trop » nouvelles !

Un exemple de réalisation d’une clé de petite taille sur un doigt

La communauté scientifique des applications de l'ultra bref s'est donc largement employée à montrer la spécificité et l'intérêt technique des impulsions ultra brèves, en soulignant l'apport spécifique du recours à ce type d'impulsions : il s'agit globalement d'une amélioration de la précision et d'une aptitude à être appliquée à tous types de matériaux.

Cependant une application industrielle ne repose pas simplement sur une aptitude technique mais également sur une capacité à adresser des marchés précis, pas seulement potentiels. De ce point de vue, il existe donc une grande différence d'approche non seulement entre laboratoires et centres techniques, mais également entre centres techniques et industriels. Les laboratoires ayant comme « marché » la production d'articles scientifiques, vont particulièrement s'attacher à la mise en évidence de procédés nouveaux et à la compréhension des mécanismes d'interaction laser matière. Le statut des centres techniques est plus compliqué, comme toutes les structures à l'interface privée/public. Ils sont cependant une pièce maitresse du dispositif d'innovation car, ayant à la fois accès aux problématiques industrielles et aux progrès des laboratoires, ils permettent le transfert de technologie. Concrêtement, ces centres techniques doivent permettre la réalisation de prototypes, avec une aptitude à la production de petite série afin de montrer la crédibilité industrielle d'une fabrication. Seul un industriel est capable de mener à terme le processus d'industrialisation permettant un réel accès au marché, ce qui ne peut être l'objectif d'un centre technique. Il se mettrait alors en position de concurrence déloyale vis-à-vis de l'industrie. Trois niveaux bien distincts sont donc à repérer dans le processus d'industrialisation. Les limites peuvent rester temporairement assez floues et des dérives peuvent être constatées, mais un développement industriel « durable » devrait respecter ces étapes pour réussir réellement un processus d'industrialisation. On peut ainsi espérer éviter les écueils habituels [3] : proposer des solutions sans problèmes, viser l'excellence scientifique et technologique et manquer les problématiques du marché, rester bloquer sur une technologie adaptée temporairement à un marché sans anticiper les évolutions technologiques.

Dans le processus d'industrialisation qui va du laboratoire à l'industriel, l'un des défis, et pas le moindre, est de veiller à la « communication » entre les différents acteurs de ce développement. Le chercheur, l'ingénieur de transfert et l'industriel ne font pas le même métier. Les structures nées dans de nombreuses universités ne sont pas seulement des « plate formes » technologiques permettant un développement technique, elles doivent permettre un rencontre des personnes dont les intérêts professionnels ne sont sans doute pas identiques, mais qui peuvent apprendre beaucoup les uns des autres par une meilleure connaissance réciproque, non pas seulement des savoirs faire ou des savoirs scientifiques, mais aussi des problématiques plus globales. Le chercheur ne peut pas imaginer lui-même les problèmes industriels et l'industriel risque bien ne pas avoir conscience des potentialités de développement associé à l'état des connaissances.

La suite de cet exposé se veut une illustration des différents points que vient d'aborder cette introduction à travers un exposé plus technique de plusieurs pistes.

[1] Voir par exemple : « La chirurgie cornéenne par laser femtoseconde », DAVID TOUBOUL, FRANÇOIS SALIN, JOSEPH
COLIN, in Laser et Technologies Femtosecondes, PUSE, 2005 ou J. STOIBER AND G. GRABNER, « Application of
femtosecond lasers in ophtamology », Proc. LPM 2007, April 2007, Vienna.
[2] Cf. site web Cohérent Inc.
[3] F. SALIN, « local thinking paves the way for taking research to market » OLE, april 2007.