Qu'est-ce qu'un laser Ultrashort Pulse?
Le laser à impulsions ultracourtes est un nom générique pour tout type de laser qui produit des impulsions ou des éclats de lumière cohérente sur des périodes extrêmement courtes, généralement mesurées en picosecondes ou en femtosecondes. Une picoseconde est un billion de seconde et une femtoseconde est 1000 fois plus courte qu'une picoseconde ou un quadrillion de seconde. Ces vitesses de commutation pour le laser à impulsions ultracourtes lui permettent de surmonter certains effets de dégradation rencontrés par les lasers normaux sans impulsions. Cela leur donne des applications dans les domaines de la technologie militaire, de la communication de données et de la science médicale, par exemple pour tuer des virus dans le corps par traitement laser externe, sans nuire aux tissus vivants normaux.
La plage de temps que couvre la durée d'impulsion dans la technologie laser à impulsions ultracourtes actuelle à partir de 2011 va de quelques picosecondes pour chaque impulsion laser à 5 femtosecondes. La technologie est actuellement orientée vers la création d’un laser à impulsions ultracourtes dans la gamme attoseconde, qui produirait des impulsions 1 000 fois plus rapidement que celles d’un laser femtoseconde, ou une fois par quinzième de seconde. Les lasers attosecondes permettraient aux chercheurs de suivre le mouvement des électrons autour des noyaux atomiques en temps réel, ce qui faciliterait la recherche et le développement en physique et en chimie.
Alors que les premiers lasers étaient basés sur la génération de faisceaux de lumière cohérente à l'aide de cristaux de rubis, les lasers femtosecondes utilisent de l'oxyde d'aluminium dopé au titane, un type de saphir bleu-vert produit pour la première fois en 1986. L'énergie des impulsions typique d'un tel laser de 20 femtosecondes est d'environ 3 nanojoules par impulsion, soit trois milliards de joules. Comme il s'agit d'une quantité d'énergie extrêmement faible, le faisceau est amplifié à l'aide d'une source de rayonnement externe. Les matériaux à l'état solide se sont avérés être les meilleurs amplificateurs, le verre à l'ytterbium étant le plus efficace et amplifiant le pouls jusqu'à 100 joules par centimètre carré. Les premières tentatives d’utilisation de colorants ou de cristaux de grenat d’aluminium au néodyme: yttrium ont augmenté l’énergie des impulsions de 1 millijoule à 0,5 joules par centimètre carré.
Il existe de nombreuses applications potentielles pour l'utilisation du laser à impulsions ultracourtes. Ils porteraient les communications sur fibre optique par transmission de signaux lumineux à un nouveau niveau, permettant ainsi de transporter beaucoup plus de données sur un faisceau d'impulsions que la fibre optique ne peut actuellement fournir à partir de 2011, donnant ainsi au terme large bande un sens totalement nouveau. Ils pourraient également être utilisés pour enlever des matériaux d'une surface et les transformer d'un gaz en gaz sans y ajouter de chaleur, ce qui améliorerait divers procédés de découpe et de mise en forme industriels pour les métaux et les composites. La technologie offre également l’avantage de servir de scalpel extrêmement précis en médecine pour l’élimination des tumeurs cancéreuses ou la réparation de la cornée optique chez les personnes souffrant de troubles de la vue.