Un laser pour voir l’invisible

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avril 2010
Encore cantonné au laboratoire de l’Institut de physique de Rennes, ce montage permet aux chercheurs de produire des ondes térahertz (THz) avec beaucoup de précision.
© Anthony Carré

Grâce au couplage inédit d’un laser et d’une antenne, des physiciens produisent de nouvelles ondes qui déshabillent.

C’est une technique utilisée par les musiciens pour accorder leurs instruments, à l’oreille. Ils essaient de jouer la même note. Plus les notes sont proches, moins la différence de fréquence entre les deux, le battement, est grand, ce qui donne un bruit très sourd, très grave. À l’Institut de physique de Rennes (IPR), Marc Brunel et Marco Romanelli de l’équipe “photonique et lasers” utilisent cette propriété pour régler leur appareil : un laser bifréquence.

Très stable et accordable

« Ce concept de laser est un produit maison : il a été imaginé par Albert Le Floch, professeur aujourd’hui à la retraite, qui a dirigé plusieurs thèses sur le sujet dans les années 90 », explique Marc Brunel. Contrairement aux lasers du commerce pour lesquels la fréquence importe peu et où seule la puissance compte, celui-ci permet d’obtenir une fréquence de battement très stable « et surtout accordable : on peut choisir la zone que l’on veut », précise le chercheur. L’autre originalité des travaux de l’équipe rennaise est le couplage de ce laser bifréquence avec une antenne capable de transformer l’onde laser en rayonnement térahertz. Toute la difficulté réside dans la mise au point de l’antenne. « Nous n’avons pas ce savoir-faire au laboratoire, poursuit Marc Brunel. Alors nous nous sommes rapprochés d’un industriel allemand. Nous sommes allés sur place en octobre 2009 avec notre laser pour faire les premiers tests et les Allemands doivent venir à Rennes courant 2010. Nous avons besoin de leur antenne et, de leur côté, ils sont intéressés par son association avec le rayonnement monochromatique de notre laser. »

Moins destructeurs que les rayons X

Les travaux sont donc en plein boum. Arrivé à l’IPR en 2007 pour mettre au point l’expérience, Marco Romanelli a reçu une allocation de recherche de Rennes Métropole fin 2009, qui a permis au laboratoire d’acquérir une antenne fabriquée en Allemagne. « La manipulation est loin d’être terminée, mais on espère que ça va fonctionner », dit-il. Les chercheurs sont optimistes. Car les domaines d’applications des ondes térahertz sont en plein développement. Les portiques qui déshabillent à l’aéroport Roissy-Charles-de-Gaulle en sont un exemple. Ils fonctionnent grâce à la propriété des ondes térahertz à ne pas être diffusées par les vêtements mais absorbées par la peau. Si le domaine de la sécurité offre des débouchés en ce moment, ce rayonnement peut aussi être utilisé dans le domaine médical, pour sonder des tissus vivants, car il est moins énergétique et destructeur que les rayons X. « En agroalimentaire, il peut être intéressant pour faire du contrôle qualité : pour voir à l’intérieur des aliments sans avoir à les découper. » Tous les secteurs sont envisageables, car en fonction des matériaux à sonder, les physiciens rennais peuvent adapter précisément la fréquence émise par leur montage. Vivement qu’il sorte du laboratoire !

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Nathalie Blanc

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