Article paru en juillet 2007Lasers impulsionnels
Enfin une solution fiable pour mesurer la forma temporelle
Pour contrôler la forme temporelle de faisceaux laser, le CEA a développé un composant optique passif qui permet en sortie une mesure à 1% près. Tolérant au dépointage des faisceaux, il peut être utilisé sur une large gamme d'énergies. La technologie, brevetée, est en cours de transfert vers une PME
240 faisceaux devant être contrôlés en plusieurs points chacun, des impulsions de 100 picosecondes à plusieurs nanosecondes : ce cahier des charges, dicté par les contraintes du projet Mégajoule, aura largement compté dans la genèse du nouveau composant, dédié à la mesure de forme temporelle d'un laser impulsionnel. Les chercheurs, en effet, ont opté dès le départ pour des solutions passives : un dispositif actif réalisé en quantité aurait fait exploser les budgets. Ils ont aussi recherché la haute précision : impossible d'admettre des instabilités de 20% voire davantage comme ce que l'on constate avec les dispositifs les plus courants.
Le résultat ? Un composant compact, connectable sur une fibre optique, dont le prix à l'unité est inférieur à celui des systèmes existants. Ceci pour des performances supérieures aux solutions le plus souvent "maison" des laboratoires d'études et de R&D qui utilisent des lasers impulsionnels.
Ces laboratoires utilisent pour la plupart des diffuseurs surfaciques, dont les rugosités cassent partiellement la cohérence de la lumière laser, excitent un maximum de modes de propagation et génèrent ainsi en sortie de fibre optique un signal lumineux "moyenné" - donc moins bruité ? mais encore très imparfait.
La solution, choisie par le CEA, c'est la diffusion volumique : le faisceau laser traverse un matériau inséré dans un guide de lumière métallique, dont chaque point excite plusieurs modes de propagation ; en quelque sorte, l'action du diffuseur surfacique est multipliée en profondeur sur quelques centaines de fois la longueur d'onde du faisceau. Cette épaisseur limitée permet de conserver la réponse temporelle.
La courbe de forme temporelle obtenue peut être précise à 1% près. Le taux de couplage du faisceau varie de moins de 10 %, même en cas de dépointage, par exemple du fait de variations thermiques. Mais le plus étonnant, c'est que le choix des matériaux diffuseurs est vaste et somme toute assez banal : ?les essais réalisés sur nos bancs ont permis de qualifier des céramiques, des nylons, du téflon..." énumère Pascal Leclerc, de la Direction des applications militaires du CEA.
Le prototype mis au point pour le laser Mégajoule a permis de corriger certains aspects, comme la création de points chauds susceptibles de déformer le matériau (donc de fausser la mesure) là où le faisceau pénètre le composant. Depuis, la technologie a été brevetée et un transfert de licence est en préparation vers une PME, qui la proposera à tous les utilisateurs de lasers impulsionnels soucieux de connaître avec précision la forme temporelle. Atout supplémentaire du diffuseur : il peut être employé sur des lasers de toutes énergies, soit en prélèvement sur le faisceau pendant le tir, soit en recevant l'intégralité du faisceau si son énergie est inférieure au millijoule.
