Historique du laser
( Romain GRESSET, Gontran LOBET, Clement PONÇOT, Gaelle RENOUD-LIAS - 2005 - )
En 1917, Einstein réalise qu'il existe trois types d'interaction entre la lumière et la matière. Les deux premiers types déjà connus sont l'absorption de la lumière par la matière et l'émission spontanée de la lumière par la matière excitée. Einstein découvre que le processus d'absorption peut être inversé pour devenir un second type d'émission : l'émission stimulée . C'est ce processus qui est à la base du fonctionnement du laser.
Naissance du premier laser
Au cours de la Seconde guerre mondiale, les États-Unis ont voulu développer de nouveaux systèmes de radar (acronyme de RAdio Detecting And Ranging) plus précis. Dans ce but, Charles Townes (chercheur américain), travaillant alors aux Bell Laboratories, tentait de construire des émetteurs de micro-ondes à plus haute fréquence, soit 24 GHz, que ceux utilisés à l'époque. Quelques années plus tard, en 1947, alors qu'il travaillait à l'Université Columbia, Townes eut besoin d'une nouvelle source de micro-ondes afin de pouvoir faire des études spectroscopiques de molécules plus poussées.
En 1953, il fabriqua le premier maser (acronyme de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Ce maser utilisait de l'ammoniac (NH3 gazeux) et produisait un rayonnement monochromatique à une longueur d'onde de 1,25 cm. Au cours des années qui suivirent, de nombreux autres masers furent fabriqués. Tous fonctionnaient dans le domaine des micro-ondes, le pas vers le domaine de la lumière visible et de ses courtes longueurs d'onde semblant infranchissable. Les expérimentateurs de l'époque entrevoyaient déjà les possibilités d'un maser optique, mais concevaient difficilement comment le construire.
En effet, pour faire fonctionner un laser, on doit produire et entretenir un phénomène d'émission stimulée et d'amplification lumineuse. Pour cela, il fallait d'abord trouver le moyen de maintenir une majorité d'atomes à l'état excité grâce à un mécanisme de " pompage " électrique, chimique ou optique.
Le premier laser optique a été conçu par Theodore Maiman en 1960. Il avait constaté que les ions de chrome d'un rubis artificiel émettent de la lumière rouge lorsqu'ils sont irradiés par la lumière verte d'une lampe au xénon. Maiman réussit à produire le premier faisceau laser optique en déposant une couche d'aluminium réfléchissant à chaque extrémité de la tige de rubis ; la lumière monochromatique ainsi piégée dans le milieu actif est amplifiée à chaque réflexion avant de s'échapper par un minuscule orifice. On obtient ainsi un faisceau d'énergie monochrome cohérent, concentré et rectiligne.