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XCAN : les premiers pixels laser

Appliquée au son, puis à l’image, la digitalisation a permis de façonner et de transformer à loisir les objets auxquels on l’applique. Le prototype laser XCAN repousse aujourd’hui les frontières du possible en proposant le premier laser digital, ouvrant des perspectives insoupçonnables pour façonner les distributions spatiale et temporelle de la lumière.

Conçu sur une idée de Gérard Mourou, professeur émérite de l’École polytechnique et Prix Nobel de Physique 2018, le prototype XCAN est un système composé de 61 faisceaux lasers issus de la même source, permettant de les combiner entre eux de manière cohérente (c’est-à-dire, sans perdre les propriétés de la lumière laser).

Élaboré au sein du Laboratoire pour l’utilisation des lasers intenses (LULI*) avec la collaboration de l’entreprise Thales, le soutien de la Fondation de l’X et un financement récent de l’AID, ce programme a pour objectif de concevoir une nouvelle génération de lasers conçue sur le principe de la séparation du faisceau initial en une multitude de faisceaux guidés par fibres optique et amplifiés, avant d’être recombinés pour obtenir de fortes puissances crêtes et moyennes avec une cadence de tir importante.

Vers un laser digital

La conception du prototype XCAN se base sur un contrôle indépendant de ses 61 faisceaux, qui peuvent être considérés comme des pixels du faisceau laser final. Leur phase et leur amplitude sont pilotables, offrant un potentiel inégalé pour mettre en forme la lumière dans différents régimes de puissance. Ainsi, en appliquant une distribution hélicoïdale de la phase des faisceaux, les chercheurs de l’équipe XCAN ont été capables de produire un faisceau annulaire. Leurs travaux ont été publiés ce mois-ci dans Optics Letters qui les a mis en avant comme l’une des publications marquantes de ce début d’année.

« Cette distribution peut être modifiée en temps réel », explique Jean-Christophe Chanteloup, chercheur CNRS qui pilote le projet XCAN. « Associée à un fonctionnement en régime kW, ce fonctionnement ouvre d’intéressantes perspectives dans le domaine du traitement de surface, de la découpe ou du perçage de précision de matériaux, avec une optimisation en temps réel de l’interaction laser-matière ».

* LULI : unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris, CEA, Sorbonne Université

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