25 juillet 2023
Le premier laser à fibre optique ultrarapide dans le visible
Ces impulsions dans la lumière visible, de l’ordre du millionième de milliardième de seconde, ouvrent la voie à de nombreuses applications biomédicales
— Jérôme Lapointe
Une équipe du Centre d’optique, photonique et lasers de l’Université Laval a créé le premier laser à fibre optique capable de produire des impulsions femtosecondes dans le spectre du visible, c’est-à-dire perçu par l’œil. Décrite dans la revue Optics Letters, cette avancée technologique pourrait servir dans plusieurs secteurs, dont le biomédical.
«Avec une impulsion dans le visible, on peut traiter des tissus organiques spécifiques tout en minimisant les dommages liés à l'échauffement des tissus environnants. On pourrait entre autres s'en servir pour la chirurgie de la cornée, pour la chirurgie des os ou même pour enlever les tatouages», rapporte Marie-Pier Lord, doctorante dans l'équipe des professeurs Réal Vallée et Martin Bernier de la Faculté des sciences et de génie qui a travaillé sur le laser. Le laser visible peut également être focalisé sur une plus petite surface qu'un laser infrarouge, ce qui permet de faire des découpes avec une plus grande précision.
Outre son utilité dans le domaine biomédical, le laser pourrait servir dans la découpe de matériaux ou pour la spectroscopie. Avec le laser ultrarapide, c’est possible d’étudier des phénomènes qui se produisent dans des temps très courts.
Passer de l’infrarouge au visible
L’équipe de recherche travaille depuis plusieurs années à élargir la plage spectrale couverte par les lasers ultrarapides. En combinant les différentes expertises de ses membres, elle a atteint son objectif haut la main. «On a combiné notre expertise des lasers continus dans le visible avec celle des lasers pulsés dans l’infrarouge. C’est vraiment une belle réussite qui a été rendue possible grâce à cette collaboration», ajoute Marie-Pier Lord.
Les lasers ultrarapides les plus connus fonctionnent dans l’infrarouge, c’était donc un défi pour l’équipe d’étendre la plage spectrale au visible. «Les propriétés des fibres optiques changent en fonction de la longueur d’onde d’émission. On connaît bien les propriétés dans l’infrarouge, mais elles sont complètement différentes dans le visible», explique Marie-Pier Lord.
Pour prédire le comportement du laser en laboratoire, la doctorante a travaillé avec Michel Olivier, professeur associé à la Faculté des sciences et de génie et enseignant au Cégep Garneau. Il a mis à profit son expertise des lasers ultrarapides pour simuler les propriétés de la fibre dans le visible à l’aide d’un ordinateur. «Lorsqu’on est allés au labo, on est arrivés vraiment proche des résultats anticipés. C’était quasiment du premier coup, on était très contents», souligne la jeune chercheuse.
Cette réussite a entre autres été rendue possible grâce au matériau de la fibre. «Nous avons opté pour du verre fluoré, qui permet de couvrir des plages spectrales plus grandes, plus exotiques. Ça n’aurait pas été aussi facile avec la silice», précise Marie-Pier Lord. L’utilisation d’une diode laser bleue commerciale comme source d’énergie optique a contribué à rendre la conception globale robuste, compacte et rentable.
Actuellement, certains composants optiques du laser sont en espace libre. La prochaine étape de l’équipe est de la faire en un seul bloc, plus compact et plus robuste. Cet ajustement réduirait les pertes d’énergie et augmenterait l’efficacité du laser. « On veut le rendre plus facile d’utilisation si on veut que ce soit commercialisé un jour et utilisé de façon plus large, pour des applications concrètes », conclut la doctorante.
(De gauche à droite) Réal Vallée, Marie-Pier Lord et Michel Olivier.
— Jérôme Lapointe
