XCAN : l’X développe une nouvelle génération de lasers

Faire de l’École polytechnique un précurseur dans le développement de nouvelles générations de lasers : tel est l’objectif du programme XCAN mené au sein du Laboratoire d’Utilisation des Lasers Intenses (LULI) par Jean-Christophe Chanteloup et son équipe composée de trois ingénieurs et d’une doctorante. Découvert en 1960 par le physicien américain Théodore Maiman, le laser (de l’anglais Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) fait désormais partie de notre environnement quotidien. Bien qu’il existe aujourd’hui de nombreux lasers aux utilisations diverses, leurs architectures se heurtent à des limites physiques que le programme XCAN propose de dépasser. « Nous avons besoin de lasers plus puissants ayant un meilleur rendement énergétique. Pour répondre à cette demande, nous développons à l’X une nouvelle génération de lasers qui repose sur un changement radical de leur architecture traditionnelle. Nous utilisons en effet un réseau de fibres optiques pour amplifier et combiner des faisceaux lasers de façon cohérente (Coherent Amplification Network) et ainsi obtenir une puissance inégalée et une cadence de tirs très élevée, le tout avec une faible consommation énergétique », explique Jean-Christophe Chanteloup.

Projet semi-industriel mené conjointement avec les équipes de Thales depuis avril 2015, le programme XCAN ouvre de nouvelles perspectives pour répondre aux enjeux scientifiques et sociétaux. L’une des applications de cette nouvelle génération de lasers est la mesure précise des trajectoires et le nettoyage des débris des satellites dans l’espace. « Depuis le lancement de Spoutnik en 1957, de nombreux satellites ont été envoyés dans l’espace et ont engendré des milliers de débris qui y dérivent encore et qui obligent les satellites actifs à modifier leur trajectoire pour les éviter. Pour remédier à cette pollution de l’orbite basse, nous proposons d’utiliser la technologie laser afin de mieux caractériser puis, le cas échéant, dévier la trajectoire des débris et de les faire entrer dans l’atmosphère où ils brûleront et s’autodétruiront. La nouvelle génération de lasers que nous développons devrait en effet nous permettre d’améliorer considérablement notre connaissance de la trajectoire de ces débris qui est actuellement de quelques centaines de mètres et que nous devrions pouvoir réduire à environ 10 mètres. Ce nettoyage de l’espace diminuera les manœuvres d’évitement très coûteuses en énergie pour les satellites et contribuera au développement de l’industrie spatiale », souligne Jean-Christophe Chanteloup. Au-delà de ce champ d’application, les nouveaux lasers développés au sein du LULI pourront également être utilisés pour transmuter les déchets nucléaires, pour traiter des tumeurs cancéreuses dans le cadre de la protonthérapie ou encore pour repousser les limites de la miniaturisation des composants électroniques en gravant avec de la lumière deux fois plus de circuits électroniques sur une même surface.

Le programme XCAN, qui n’aurait pas pu être initié sans le soutien de la Campagne de levée de fonds, doit permettre de mettre en place un prototype industriel en phase avec les besoins de l’industrie. Pour ce faire, l’équipe de Jean-Christophe Chanteloup poursuit ses développements et explore de nouvelles voies prometteuses pour augmenter la puissance et la précision des lasers et ainsi accroître leurs champs d’application.

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