Laboratoire d'optique appliquée

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LOA
Image illustrative de l’article Laboratoire d'optique appliquée
Logo du LOA

Création 1972
Domaines Optique,Photonique,Plasmas
Effectif total 90
Rattachement CNRS, ENSTA Paristech, X
Code UMR CNRS 7639
Localisation
Campus Campus de l'École polytechnique, Paris-Saclay
Ville Palaiseau
Région Île-de-France
Pays Drapeau de la France France
Coordonnées 48° 42′ 28″ nord, 2° 13′ 19″ est

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Laboratoire d'optique appliquée

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Laboratoire d'optique appliquée

Le Laboratoire d'optique appliquée (LOA) est une unité mixte de recherches du CNRS qui dépend de l'ENSTA Paris Tech et de l'École polytechnique. Il est rattaché à la section 04 "Atomes et molécules - Optique et lasers -Plasmas chauds" du CNRS[1]. Ses activités sont centrées sur le développement et les applications de sources laser femtoseconde intenses, la physique de l'interaction laser-matière et des plasmas ainsi que la production de sources compactes de rayonnements et de particules énergétiques[2].

Le Laboratoire d'Optique Appliquée est depuis les années 1980, un des précurseurs dans l'utilisation des cristaux amplificateurs de saphir dopé au titane, nouvelle génération des lasers ultrabrefs. Depuis l'an 2000, ces lasers sont devenus le standard pour l'obtention d'impulsions femtoseconde de forte puissance crête[3].

Historique[modifier | modifier le code]

Compresseur d'une chaîne laser femtoseconde au Laboratoire d'Optique Appliquée.

Evolution du laboratoire[modifier | modifier le code]

Années 60 : création et mesure de la distance terre-lune[modifier | modifier le code]

C'est Jean Vignal, titulaire d'une chaire de physique de l'école polytechnique à Paris, qui crée en 1961 une section liée à l'étude des lasers au sein de son laboratoire[4]. Cette petite équipe de 4 personnes va rapidement croître pour devenir un laboratoire à part entière[4]. Une des premières expériences marquantes du laboratoire sera la mesure de la distance terre-lune par laser réalisée par Alain Orszag en 1970[5].

Années 70 : déménagement à Palaiseau et association à l'ENSTA[modifier | modifier le code]

Le laboratoire prend officiellement le nom de Laboratoire d'optique appliquée en 1972, lorsqu'il devient un laboratoire commun entre l'école polytechnique et l'ENSTA [6]. Il compte alors 22 personnes[7]. Il déménage en 1976 au centre de l'Yvette, près du nouveau campus de l'école polytechnique. Le LOA deviendra ensuite Unité Mixte Associée de l'INSERM en 1984 et Unité mixte Associée CNRS en 1989.

Années 80 : premiers lasers femtoseconde[modifier | modifier le code]

Le laboratoire se lance dans le développement des lasers ultra-brefs à la fin des années 1970 en mettant au point le premier laser sub-picoseconde français (laser à colorant) grâce à une collaboration entre l'équipe d'Arnold Migus au LOA et C. Shank et E. Ippen aux Bell Labs[8]. Il sera ensuite le deuxième laboratoire au monde, après la démonstration par W. Sibbett (Angleterre), à réaliser le blocage de mode par effet Kerr qui est un processus clé pour la réalisation de lasers femtosecondes intenses [9].  En 15 ans, l'effectif du laboratoire double pour atteindre une cinquantaine de personnes en 1988[7].

Dans les années 80, Jean-Louis Martin et Y. Lecarpentier se lancent dans l'étude de systèmes biologiques à l'aide de lasers femtoseconde.[10] Ce nouveau champ applicatif des laser ultra-brefs donnera lieu en 2001 à la création du Laboratoire d'optique et biosciences (LOB) de l'école polytechnique par Jean-Louis Martin.

Années 90 : systèmes lasers femtoseconde CPA de haute énergie[modifier | modifier le code]

En 1992 un programme d'investissement européen va permettre le financement des premiers systèmes laser femtoseconde à amplification à dérive de fréquence (CPA) à haute énergie d'Europe au LOA, au LENS (italie), au FORTH (Grèce), au LLC (Suède) et au MBI (Allemagne) [11]. Ainsi, dès 1995, les développements réalisés durant les années 1980-1990, vont permettre aux ingénieurs du LOA de générer des impulsions lasers de 30 fs de durée et de plusieurs Joules d'énergie[12]. De telles performance représentaient à l'époque un bond en intensité de plusieurs ordres de grandeur par rapport aux lasers existants. Un partenariat avec le laboratoire d'utilisation des lasers Intenses (LULI) de l’école polytechnique va alors lancer l’activité de physique de l’interaction laser plasma en régime femtoseconde intense ou physique à ultra haute intensité. Cette activité débouchera sur de nombreuses percées dans la production de sources X[13] et l'accélération laser plasma [14] .

En 1995, l'équipe d'André Mysyrowicz est l'une des première à mettre en évidence la filamentation laser dans l'air à l'aide d'un des premiers lasers femtoseconde CPA du LOA[15]. L'étude des applications de la filamentation laser donnera lieu en 1999 au lancement du projet franco-allemand Teramobile[16], et plus récemment au projet européen Laser Lightning Rod[17].

Années 2000 : sources secondaires et lancement des grands programmes Pettawatt[modifier | modifier le code]

En 2007, Gérard Mourou, alors directeur du LOA, crée l'Institut de la lumière extrême (ILE) qui a pour objectif la construction du premier laser femtoseconde de 10 pétawatts de puissance baptisé Apollon[18]. La construction d'Apollon et de ses salles d'expérience est aujourd'hui supervisée par le LULI dans le cadre de l'équipement d'excellence CILEX qui regroupe 12 laboratoires sur le plateau de Saclay[19],[20]. Au même moment, le LOA lance le projet européen Extreme Light Infrastructure (ELI) qui vise à la construction de 3 grandes installations laser pétawatt de pointe dans plusieurs pays d'Europe[21].

En 2013, plusieurs jeunes chercheurs du LOA s'associent pour créer la startup SourceLAB. Celle-ci s'attache à commercialiser les technologies laser, les cibles et les diagnostics développés au LOA dans le domaine de l'interaction laser plasma[22].

Le laboratoire d'Optique Appliquée compte actuellement 7 groupes de recherche et 90 personnes[6]. Il est impliqué dans plusieurs programmes d'investissement d'avenir comme le laboratoire d'excellence Labex PALM[23] et les équipex CILEX[19] et ATTOLAB[24].

Directeurs du laboratoire[modifier | modifier le code]

  • Jean Vignal (1961-1969)[4] ;
  • François Teissier du Cros (1969-1974)[7] ;
  • Alain Orszag (1974-1988)[7] ;
  • André Antonetti (1988-1998)[25] ;
  • Danièle Hulin (1998-2004)[26] ;
  • Philippe Balcou (2004-2005) ;
  • Gérard Mourou (2005-2008)[18],[27] ;
  • Antoine Rousse (2008 à aujourd'hui)[28].

Thématiques de recherche[modifier | modifier le code]

Les équipes du LOA étudient différentes thématiques autour des lasers femtoseconde intenses et de l'interaction laser matière :

  • développement de systèmes laser femtoseconde ;
  • accéleration de faisceaux d'électrons et d'ions par laser[29],[30]; une application importante des faisceaux de protons est la proton-thérapie pour le traitement des cancers[31],[32]
  • génération de rayonnement X[33] ou X-UV intense ;
  • Impulsions laser de quelques cycles optiques[34] pour l'étude de la dynamique ultrarapide de la matière [35] ;
  • Filamentation laser[36].
Etage d'amplification d'un système laser femtoseconde au LOA.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. « Section 04 du Comité National de la Recherche Scientifique : accueil », sur iramis.cea.fr (consulté le 13 avril 2018)
  2. « LOA page officielle »
  3. « Instrumentation : vers une nouvelle révolution laser ? - Science Actualités.fr », sur www.cite-sciences.fr (consulté le 20 avril 2018)
  4. a, b et c « Jean VIGNAL (1897-1969) », sur annales.org (consulté le 19 avril 2018)
  5. « 1970 : première mesure de la distance Terre/Lune », sur sciences-techniques.cnes.fr (consulté le 19 avril 2018)
  6. a et b « Rapport d'évaluation du LOA par l'AERES, 2013 »,
  7. a, b, c et d « COMAERO,Un demi siècle d'aéronautique en France », sur http://www.academie-air-espace.com,
  8. (en) A. Migus, C. Shank et E. Ippen, « Amplification of subpicosecond optical pulses: Theory and experiment », IEEE Jour. Quant. Elec., vol. 18,‎ , p. 101 (DOI 10.1109/JQE.1982.1071384)
  9. (en) J. Etchepare et al., « Efficient femtosecond optical Kerr shutter », Applied Physics Letters, vol. 43,‎ , p. 406 (DOI 10.1063/1.94396)
  10. J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart et Y. Lecarpentier, « Femtosecond photolysis of CO-ligated protoheme and hemoproteins: appearance of deoxy species with a 350-fsec time constant », Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 80, no 1,‎ , p. 173–177 (DOI 10.1073/pnas.80.1.173, lire en ligne)
  11. (en) « Commission européenne : CORDIS : Projets et résultats : Laser matter interaction: non-liner processus and high résolutions spectroscopie in the time and in the frequency domains », sur cordis.europa.eu (consulté le 19 avril 2018)
  12. (en) J. P. Chambaret, C. Le Blanc, G. Chériaux et P. Curley, « Generation of 25-TW, 32-fs pulses at 10 Hz », Optics Letters, vol. 21,‎ , p. 1921–1923 (DOI 10.1364/ol.21.001921, lire en ligne)
  13. A. Rousse et al., « Efficient Kα x-ray source from femtosecond laser-produced plasmas », Physical Review E, vol. 50, no 3,‎ , p. 2200–2207 (DOI 10.1103/physreve.50.2200, lire en ligne)
  14. (en) V. Malka et al., « Electron Acceleration by a Wake Field Forced by an Intense Ultrashort Laser Pulse », Science, vol. 298,‎ , p. 1596–1600 (DOI 10.1126/science.1076782, lire en ligne)
  15. (en) E. T. J. Nibbering et al., « Conical emission from self-guided femtosecond pulses in air », Optics Letters, vol. 21, no 1,‎ , p. 62–64 (DOI 10.1364/ol.21.000062, lire en ligne)
  16. ARTIFICA, « « Téramobile » lance ses éclairs », sur www2.cnrs.fr (consulté le 19 avril 2018)
  17. (en-GB) « Laser Lightning Rod – A fet-open project », sur llr-fet.eu (consulté le 19 avril 2018)
  18. a et b « GÉRARD MOUROU Directeur du Laboratoire d'optique appliquée », Industrie et Technologies,‎ (lire en ligne)
  19. a et b « CILEX site officiel »
  20. « Apollon, le laser le plus puissant au monde », FIGARO,‎ (lire en ligne)
  21. CNRS communication, « Vers la lumière extrême : projet ELI - Communiqués et dossiers de presse - CNRS », sur www2.cnrs.fr, (consulté le 21 avril 2018)
  22. DCOM, « Paroles d’entrepreneurs : la start-up SourceLAB », sur www.polytechnique.edu, (consulté le 19 avril 2018)
  23. « LabEx PALM site officiel », sur www.labex-palm.fr (consulté le 21 avril 2018)
  24. « ATTOLab site officiel », sur ATTOLab (consulté le 21 avril 2018)
  25. « Alain Aspect Las révolution des lasers », Journal du Centre CEA de Saclay,‎ , p. 11-12 (lire en ligne)
  26. « Danièle Hulin | a-Ulm », sur www.archicubes.ens.fr (consulté le 20 avril 2018)
  27. « L'intensité du laser fera jaillir la matière du vide », sur Le Monde.fr (consulté le 20 avril 2018)
  28. « Plug in Labs Université Paris-Saclay - LOA », sur www.pluginlabs-universiteparissaclay.fr (consulté le 21 avril 2018)
  29. (en) J. Faure et al., « A laser–plasma accelerator producing monoenergetic electron beams », Nature, vol. 431,‎ , p. 541–544 (DOI 10.1038/nature02963, lire en ligne)
  30. « Victor Malka, maestro des rayons lasers », sur Le Monde.fr (consulté le 20 juin 2018)
  31. « Comment des accélérateurs d’électrons pourraient révolutionner le traitement du cancer », Slate.fr,‎ (lire en ligne)
  32. « Laser, la lumière à tout faire », France Culture,‎ (lire en ligne)
  33. K. Ta Phuoc et al., « Produire des rayons X et gamma sur une table », Pourlascience.fr,‎ (lire en ligne)
  34. (en) J. A. Wheeler et al., « Attosecond lighthouses from plasma mirrors », Nature Photonics, vol. 6, no 12,‎ , p. 829–833 (DOI 10.1038/nphoton.2012.284, lire en ligne)
  35. L'Usine Nouvelle, « Les lasers ultra-brefs éclairent les sciences - Industrie », usinenouvelle.com/,‎ (lire en ligne)
  36. (en) A. Couairon et A. Mysyrowicz, « Femtosecond filamentation in transparent media », Physics Reports, vol. 441,‎ , p. 47–189 (DOI 10.1016/j.physrep.2006.12.005, lire en ligne)

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]