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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