Professeur André Ducasse Directeur Général de l’Institut d’Optique

Présentation au sujet: "Professeur André Ducasse Directeur Général de l’Institut d’Optique"— Transcription de la présentation:

1 Le Lycée Montaigne, l’Aquitaine et la mutation historique des technologies optiques
Professeur André Ducasse Directeur Général de l’Institut d’Optique Directeur de l’École Supérieure d’Optique

2 Une mutation technologique en marche
La découverte des lasers et la révolution optique Des précurseurs de cette découverte : Charles Fabry, Alfred Kastler et le Lycée Montaigne  L’Université Bordeaux I : un Centre important de développement des lasers et de leurs applications Le programme Laser MégaJoule au CEA/DAM en Aquitaine : une extraordinaire opportunité économique et scientifique pour la Région

3 Plan de l’exposé Le laser dans l’histoire des technologies optiques
Charles Fabry : un précurseur pour les cavités optiques lasers Alfred Kastler : un précurseur pour les milieux amplificateurs lasers L’explosion du champ d’applications des technologies lasers Les opportunités pour le développement d’un pôle optique fort en Aquitaine

4 L’optique, c’est la science et l’ingénierie de l’émission, la manipulation, la transmission et la détection de lumière, donc de photons («photonique») photon émission Photos suivantes…. Dans tout plein de domaines manipulation transmission détection

5 L’évolution des technologies optiques
Une utilisation très ancienne de « composants » optiques : les miroirs d’Archimède (212 av. J.C.) Le 17ème siècle : un âge d’or pour les technologies la découverte des microscopes optiques : Loeuvenbrook ou Zacharias Jansen (1590) la lunette de Galilée et l’observation des planètes (1609) les débuts de la spectroscopie : la décomposition des couleurs par un prisme : Newton (1666)

6 La spectroscopie et la découverte du monde microscopique : fin 19ème-début 20ème s.
Spectroscopie et structure atomique : Balmer, Rutherford, Bohr Le développement d’interféromètres performants : Michelson, Fabry Une révolution en optique : la découverte des lasers (1958) : Townes-Schawlow, Basov-Prokhorov Un vecteur essentiel pour le transport de la lumière : les fibres optiques : Kao (1966) Bell Labs

7 Le Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
un oscillateur du domaine optique L’invention en 1958 : Townes-Schawlow, Basov-Prokhorov Les premiers lasers : 1960 Maiman, Javan 1980 : l’extension des applications hors laboratoires le développement du transport par fibre optique 1990 : la prise de conscience d’un véritable phénomène de société Une rupture technologique majeure pour la Physique

8 Énergie Amplificateur Ensemble de 2 miroirs résonateur linéaire E1
Faisceau de sortie Ensemble de 2 miroirs résonateur linéaire Amplificateur E1 E2 > E1 Laser linéaire Amplificateur + résonateur linéaire

9 Fonctionnement multimode du laser
Modes résonnants de la cavité (ou résonateur) Milieu amplificateur Laser

10 Les processus interaction onde-matière
hν photons jumeaux Absorption E2-E1 = hν Émission spontanée Émission stimulée (Einstein) Milieux amplificateurs E2 N2 E2 N2 E1 N1 E1 N1 N2<N1 Milieu absorbant N2>N1 Milieu amplificateur

11 Charles Fabry (1867-1945) et les cavités optiques
L’interaction de Charles Fabry avec Raymond Boulouch au Lycée Montaigne à Bordeaux ( quelques mois en 1892) : les franges fines d’un coin d’air entre lames réfléchissantes D’autres précurseurs sur ces franges : Herrschel, Airy le passage d’interférences à deux ondes à des interférences multi-ondes L’exploitation par Fabry et l’interféromètre Fabry-Perot

12 L’énorme champ d’applications de l’interféromètre en métrologie, spectroscopie Une extension proposée par Pierre Connes : le Fabry-Perot sphérique Une utilisation non prévue : le stockage d’énergie entre les miroirs  la cavité optique de laser Charles Fabry premier Directeur Général de l’Institut d’Optique ( )

13 Alfred Kastler et le pompage optique 1902-1984 Prix Nobel 1966
 : professeur lycée Mulhouse, Colmar, Montaigne à Bordeaux  : assistant de Pierre Daure, Université de Bordeaux préparation de la thèse (polarisation de la lumière de fluorescence ..)  : Maître de Conférences à Clermont- Ferrand  : Professeur Université de Bordeaux

14 Appelé par Georges Bruhat à l’Ecole Normale Supérieure
Création avec Jean Brossel du Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne (actuellement laboratoire Kastler-Brossel) Naissance d’une véritable école : interaction onde-atomes Un des élèves : Claude Cohen-Tannoudji, Prix Nobel 1995 La conservation du moment cinétique dans l’interaction onde-atomes : les méthodes de double résonance optique-hyperfréquence et de pompage optique

15 Pompage optique et transfert de moment cinétique
+1/2 E2 -1/2 Relaxation +1/2 -1/2 E1 Inversion de population dans la structure du niveau 1

16 Les nouvelles technologies de l’Optique dans le contexte économique du 21ème siècle
Les besoins d’une nouvelle société des Sciences et Techniques de l’Information et de la Communication Les solutions optiques au secours des limitations actuelles L’explosion des télécommunications optiques Le développement d’une bio-photonique Des densités de puissance et d’énergie considérables avec les lasers femtosecondes : de nouvelles applications médicales et en mécanique des lasers L’Optique : un moyen de motiver nos jeunes générations pour les sciences ?

17 Les enjeux économiques de l’Optique
Un marché mondial en pleine expansion Composants électroniques : 130 G$ décroissance de 8% par an Composants optiques et électro-optiques : 30 G$ croissance de 10% par an Des domaines en pleine ébullition Loi de Moore de l’électronique des années 60 dépassée en télécommunications optiques : Doublement de capacité nécessaire tous les ans Des start-up avec des croissances extraordinaires Un verrou prévisible : les moyens humains disponibles La nécessité de former un beaucoup plus grand nombre d’ingénieurs et de techniciens en optique

18 Développement de l’optique dans le monde
un secteur économique en pleine expansion Photos suivantes…. Dans tout plein de domaines

19 Grands domaines d’application de l’optique
Technologies de l’Information & Communication Internet Disques Santé & sciences de la vie Imagerie médicale Tests biologiques Aéronautique spatial & défense Télé- détection Photos suivantes…. Dans tout plein de domaines Guidage Optique pour la production industrielle Vision industrielle Métrologie Usinages laser

20 Exemple 1 : les télécoms optiques...
Liaison «multicolore» (information multiplexée en l) débit d’information par fibre équivalent à + de 50 millions de conversation téléphoniques simultanées soit + de 100 canaux à 10 Gb/s Û 1 Tb/s sur + de 1000 km

21 Exemple 1 : ...les télécoms optiques
Composants et fonctions optiques : diodes laser, modulateurs, filtres optiques (mux/demux), routeurs en l, fibres, amplificateurs optiques, régénérateurs, détecteurs… De la «puce» optique … au composant industriel fibré

22 L’Aquitaine et la mutation optique L’optique à l’Université Bordeaux I
Le développement d’une “ optique moléculaire ” (Auguste Rousset) La création d’un pôle laser dans le Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne (CPMOH) La création d’un CEntre Laser Intense et Applications (CELIA)

23 Le programme Laser MégaJoule au CESTA/CEA
240 impulsions ns d’environ 8 kJ pour exciter une bille de l’ordre du 1/10 mm contenant D+T La Ligne d’Intégration Laser : 1/30 du LMJ, opérationnelle Mise en œuvre complète du LMJ : vers 2010 Objectif : remplacement des essais nucléaires + une piste importante pour les sources d’énergie du futur La création en cours d’un Institut Laser Plasma national L’Aquitaine : un pôle optique important

24 Schéma d ’une cible d’attaque indirecte

25 Conclusion L’optique : le démarrage d ’un extraordinaire développement
L’optique : une grande ouverture sur les autres disciplines technologiques fondamentales Un domaine de choix pour les jeunes entrepreneurs Des débouchés d’une grande diversité dans l’industrie et la recherche