Concevoir un démonstrateur laser expérimental

Ce doc­teur pro­jette de dévelop­per une nou­velle généra­tion de lasers de forte puis­sance en com­bi­nant une mul­ti­tude de fais­ceaux mod­éré­ment énergé­tiques. Les dons adressés à la Fon­da­tion de l’École poly­tech­nique per­me­t­tront de lever l’essentiel des ver­rous sci­en­tifiques et tech­nologiques du projet. 

Notre ambi­tion est de démon­tr­er expéri­men­tale­ment un nou­veau type de lasers grâce à un con­cept inno­vant. Aujourd’hui, de nom­breux lasers aux archi­tec­tures divers­es et com­plex­es sont util­isés dans les lab­o­ra­toires et l’industrie.

Cepen­dant, ces archi­tec­tures se heur­tent à des lim­ites physiques que le pro­jet XCAN se pro­pose de dépass­er en ouvrant la voie à un nou­veau par­a­digme pour les lasers les plus énergé­tiques et puissants. 

“ Lever l’essentiel des verrous scientifiques et technologiques du projet ”

Alors que, depuis l’invention du laser il y a un demi-siè­cle, l’approche pour dis­pos­er de tou­jours plus d’énergie repo­sait essen­tielle­ment sur l’augmentation de la taille des fais­ceaux lasers, le pro­jet XCAN offre une alter­na­tive inno­vante : com­bin­er une mul­ti­tude de fais­ceaux mod­éré­ment énergé­tiques (pro­duits dans le cadre d’XCAN par des fibres optiques) en un unique faisceau. 

L’objectif est d’obtenir l’équivalent d’un grand fais­ceau laser aux car­ac­téris­tiques physiques excep­tion­nelles : cadence de tirs très élevée, puis­sance iné­galée, avec une faible con­som­ma­tion énergé­tique par rap­port aux lasers traditionnels. 

METTRE AU POINT UNE TECHNOLOGIE RÉVOLUTIONNAIRE

Pour met­tre au point cette tech­nolo­gie révo­lu­tion­naire dont la pre­mière étape est le développe­ment d’un démon­stra­teur laser expéri­men­tal, nous avons besoin de financement. 

Avec mon équipe, nous tra­vail­lons actuelle­ment sur un pro­to­type qui vise à démon­tr­er le con­cept XCAN à l’échelle de 61 fais­ceaux lasers générés par des fibres optiques. 

Les dons adressés à la Fon­da­tion de l’École poly­tech­nique nous per­me­t­tront de lever l’essentiel des ver­rous sci­en­tifiques et tech­nologiques du pro­jet, tels que l’amplification, la ges­tion ther­mique et l’addition cohérente des mul­ti­ples fais­ceaux de lumière produits. 

Cela nous per­me­t­tra ain­si d’envisager sere­ine­ment l’augmentation du nom­bre de canaux pour pass­er à plusieurs cen­taines voire même plusieurs mil­liers de fais­ceaux lasers com­binés pour pro­duire une énergie con­séquente et ain­si dévelop­per d’autres pro­to­types répon­dant notam­ment à des besoins industriels. 

DE NOUVEAUX OUTILS POUR LA PHYSIQUE DES PARTICULES

Ce change­ment rad­i­cal de l’architecture laser tra­di­tion­nelle per­me­t­tra d’atteindre des car­ac­téris­tiques de tirs lasers excep­tion­nelles ouvrant ain­si la porte à des appli­ca­tions socié­tales variées. 

Dans le domaine de la physique des par­tic­ules par exem­ple, les accéléra­teurs actuels per­me­t­tent d’accélérer des par­tic­ules comme les élec­trons et les pro­tons. Je pense notam­ment à l’accélérateur du CERN, le plus grand et le plus puis­sant au monde, avec son tun­nel long de 27 kilomètres. 

Grâce au laser XCAN, l’accélération des par­tic­ules pour­rait se faire de façon bien plus com­pacte, sur quelques cen­taines voire dizaines de mètres seulement. 

MIEUX TRAITER LES CANCERS

Autre domaine, celui du médi­cal, avec la pro­ton­thérapie qui pour­rait béné­fici­er d’innovations lasers telles que celle pro­posée par le pro­jet XCAN. 

“ Faciliter et accélérer le nettoyage des débris de lanceurs et de satellites dans la proche banlieue spatiale ”

Cette tech­nique de radio­thérapie per­met un traite­ment très ciblé des tumeurs can­céreuses grâce à l’utilisation d’un accéléra­teur de par­tic­ules. Seul un nom­bre extrême­ment lim­ité d’hôpitaux en France est doté d’un accéléra­teur dont le coût d’achat et de fonc­tion­nement est élevé. 

XCAN, qui per­me­t­trait de met­tre au point des accéléra­teurs lasers plus com­pacts, plus effi­caces et avec un coût moin­dre, représente une piste promet­teuse de démoc­ra­ti­sa­tion de cette tech­nique, mais qui néces­sit­era encore de nom­breuses recherch­es avant de pou­voir être mise en place dans des infra­struc­tures hospitalières. 

MÉNAGE SPATIAL

Enfin, l’industrie spa­tiale pour­rait égale­ment prof­iter des pro­priétés fon­da­men­tales et uniques du pro­jet XCAN : cette nou­velle généra­tion de laser pour­rait faciliter et accélér­er le net­toy­age des débris de fusées et satel­lites dans la proche ban­lieue spa­tiale de notre planète en déviant leur tra­jec­toire vers l’atmosphère.

Ces futures appli­ca­tions du pro­jet XCAN sus­ci­tent déjà l’intérêt des indus­triels : un pre­mier pro­to­type com­pat­i­ble avec les besoins du Cen­tre nation­al d’études spa­tiales (CNES) pour­rait ain­si voir le jour. 

Les dons adressés à la Fon­da­tion de l’École poly­tech­nique nous per­me­t­tront de lever l’essentiel des ver­rous sci­en­tifiques et tech­nologiques du pro­jet, tels que l’amplification, la ges­tion ther­mique et l’addition cohérente des mul­ti­ples fais­ceaux de lumière pro­duits. © SÉVERINE BELLANGER et JEAN-CHRISTOPHE CHANTELOUP

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