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Travail sur la chambre d’interaction laser-matière à l’INRS.
Institut national de la recherche scientifique

Le laser : un outil hyper puissant

Le laser : un outil hyper puissant

En 1969, au cœur de la Révolution tranquille, est fondé l'Institut national de recherche scientifique (INRS). Sa mission : promouvoir la recherche et l'enseignement pour développer les cerveaux qui contribueront à transformer le Québec. Aujourd'hui, l'INRS célèbre ses 50 ans. Pour souligner l'occasion, nous vous présentons 5 réalisations scientifiques qui ont révolutionné le Québec :

Texte : Gabrielle Thibault-Delorme / CONTENU PARTENARIAT

Omniprésent dans la science-fiction, le laser est utilisé à toutes les sauces, remplaçant les balles de fusil, les épées ou les outils. Mais ce qu’on imagine souvent comme une arme de destruction a le potentiel de changer des vies pour le mieux. Cet outil puissant ouvre un univers de possibilités dans le monde médical.

Dans le domaine du laser, « l’INRS possède un leadership à travers le Canada », ayant été le premier à utiliser un laser à dérive de fréquence au milieu des années 80, explique François Légaré, professeur et chercheur à l’INRS. Ce leadership s’explique notamment par le fait que l’Institut a conçu un superlaser, le laser femtosecondes, qui est à la fois ultrarapide, ultraprécis et ultraperformant.

Travail sur la chambre d’interaction laser-matière à l’INRS.

Travail sur la chambre d’interaction laser-matière à l’INRS à la fin des années 80.

Photo : Institut national de la recherche scientifique

L’étude des lasers relevait alors de la recherche fondamentale, c’est-à-dire pour la connaissance elle-même, et non dans un but pratique. Mais les recherches fondamentales ont débouché, par la suite, sur une foule d’applications, comme la chirurgie des yeux.

Comprendre le laser

Ces avancées ont été rendues possibles grâce aux travaux du chercheur français Gérard Mourou et de la Canadienne Donna Strickland. Leurs recherches leur ont d’ailleurs valu le prix Nobel de physique en 2018.


Mais pour apprécier leur apport à la science, encore faut-il le comprendre.


Le laser peut être compris comme un système d’amplification de la lumière. Si nous quittons l’univers de la lumière et que nous appliquons le même principe au son, c’est l’équivalent optique du phénomène du feedback (ou effet Larsen). Si le micro et les haut-parleurs se situent trop près l’un de l’autre, le micro capte les sons du haut-parleur et les renvoit, amplifiant à chaque fois le son jusqu’à ce qu’un bruit strident se fasse entendre. Si le son continue d’être ainsi amplifié, il peut détruire le matériel. Le laser produit le même phénomène, mais en optique.

Donna Strickland, première Canadienne à remporter le prix Nobel de physique.

Donna Strickland, première Canadienne à remporter le prix Nobel de physique

Photo : Radio-Canada


Une « bombe précise »


Dans les années 80, la puissance des lasers était limitée. Si elle était trop grande, les cristaux qui permettent l’amplification finissaient par éclater. Comment faire alors pour amplifier l’impulsion sans atteindre ce point de fracture?


Les deux chercheurs ont eu l’idée d’allonger l’impulsion, puis de l’amplifier pour finalement la comprimer. Les impulsions deviennent alors très courtes, et l’énergie du laser n’est libérée que pendant un millionième de milliardième de seconde.


« Il faut que l’énergie soit déposée localement et précisément, sans effet collatéral. En langage militaire, c’est une bombe précise », explique M. Légaré. L’invention de Donna Strickland et Gérard Mourou a transformé le laser en outil de haute précision. La chirurgie de l’œil n’est devenue possible qu’avec un laser très puissant, sinon il détruirait l’œil.

Une chirurgie de l'oeil au laser.

Le procédé mis au point par Donna Strickland et son professeur, Gérard Mourou, a permis des avancées dans le domaine des chirurgies de l'oeil.

Photo : AFP/Getty Images / STEPHEN JAFFE


« Il y a des chercheurs [dont le chercheur Jean-Claude Kieffer, expert en physique de l'interaction laser-matière à l’INRS]qui rêvent d’utiliser cette technique-là pour faire de l’imagerie médicale aux rayons X. Ça nous permettrait de détecter des cancers alors qu’ils sont encore très petits », dit M. Légaré.


En 2020, le laser aura 60 ans. Depuis la création du premier laser par Theodore Maiman, il aura fait des pas de géants. Utilisé en construction, en télécommunications, en physique et en médecine, il n’a pas fini de nous surprendre.