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Cette semaine, cela fera 62 ans que le brevet du laser a été déposé par deux chercheurs américains. Grâce à cet article, vous en connaîtrez un rayon.

UN PROJET MIJOTÉ AUX MICRO-ONDES

Charles Townes a 44 ans, ce 22 mars 1960, lorsqu’avec son beau-frère, Arthur Schawlow, il dépose un brevet qui, s’il va bouleverser l’industrie et le monde en général, est le fruit d’un travail de recherche entamé près de vingt ans auparavant. C’est en effet à l’occasion de la Seconde Guerre mondiale que le jeune physicien a l’occasion de travailler sur les systèmes de bombardement assistés par radar. Il se familiarise à cette occasion avec les appareils générateurs de micro-ondes, qui le passionnent, et a une idée qui s’avérera révolutionnaire : obtenir, via l’émission stimulée, un processus imaginé par un certain Albert Einstein, un flux de photons identiques en amplifiant une onde électromagnétique. Dans cette optique, il fabrique, avec deux collègues de l'université de Columbia, un appareil d’amplification de micro-ondes par émission stimulée de radiation, qu’il baptise « maser ». Lequel parvient pour la première fois à émettre un faisceau cohérent de micro-ondes, idéal en métrologie notamment.

Loin de se reposer sur ses lauriers, il s’attaque alors avec son beau-frère, également physicien, à l’étape supérieure, publiant en 1958 un article posant les bases de l’amplification de la lumière visible par l’émission stimulée de radiations.

ALERTE À MALIBU

Mais de la théorie à la pratique, il y a un pas sur lequel butent, même s’ils en connaissent un rayon, des scientifiques de renom, parmi lesquels les soviétiques Nikolaï Bassov et Alexandre Prokhorov. Si tous apportent leur pierre à l’édifice, c’est finalement un jeune chercheur de 32 ans travaillant au sein d’un modeste laboratoire californien de Malibu, Theodore Maiman, qui va parvenir le premier à fabriquer deux ans plus tard, en 1960, le premier laser au moyen d’un barreau de rubis. Une invention qualifiée de « banale » par son supérieur qui ne voit dans un premier temps dans ce faisceau de lumière amplifiée parfaitement rectiligne obtenu grâce aux lois de la mécanique quantique qu’une banale déclinaison de l’idée de Townes… Un an plus tard, le physicien irano-américain Ali Javan crée le premier laser au gaz, suivi en 1966 par le russo-américain Peter Sorokin avec le premier laser à liquide.

Et pourtant, ce sont Townes, Bassov et Prokhorov qui se voient décerner en 1964 le prix Nobel de physique « pour des travaux fondamentaux en électronique quantique qui ont mené à la construction d'oscillateurs et d'amplificateurs basés sur le principe du maser-laser ». Car c’est bien ce dernier nom qui est alors donné à ces appareils, en hommage à la découverte fondamentale du « maser ».

RUBY IN THE SKY WITH DIAMONDS

L’industrie ne tarde pas à s’emparer de ces découvertes. Dès 1965, on parvient à percer dans du diamant en 15 minutes, au lieu des 24 heures jusque-là nécessaires, un trou de 4,7 mm de diamètre et de 2 de profondeur à l’aide d’un laser à rubis. En 1967, un certain Peter Holcroft réussit à découper une plaque d’acier inoxydable de 2,5 mm d'épaisseur à une vitesse d’un mètre par minute et conçoit à cette occasion la première tête de découpe. Il faut néanmoins attendre encore un peu plus de dix ans, et la fin des années 70, avant de voir ces procédés associés à des machines adaptées à l’implantation en milieu industriel. Dans la décennie suivante, le laser s'impose dans le micro-usinage grâce à sa grande vitesse sans contact ni usure d'outil.

Permettant de lire un nombre croissant de données, il envahit aussi la vie quotidienne, dès 1974 avec les lecteurs de codes-barres, puis en 1978 avec les laser discs, les disques optiques devenant vraiment monnaie courante à partir de 1982 avec le CD. Au cœur d’un marché mondial de plusieurs milliards d’euros, le laser rayonne désormais au quotidien.

Sources : CNRS et Wikipédia

"L’innovation est une alliance entre recherche, marketing, instinct, imagination, produit et courage industriel." – Antoine Riboud

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