Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
L

laser et maser (suite)

Les lasers permettent aussi des progrès considérables dans les études de laboratoires, en spectroscopie, dans l’étude des phénomènes de diffusion (Raman, Brillouin, etc.), et dans les études fondamentales sur l’interaction entre le rayonnement et la matière. Ils ont ouvert le champ nouveau de l’optique non linéaire (les lois classiques de l’optique linéaire ne s’appliquent plus aux ondes très intenses), qui commence à avoir des applications pratiques (doublement de fréquence par exemple).

Les applications militaires du laser

À peine sorti du laboratoire, le laser a fait l’objet, à partir de 1960, de nombreuses recherches d’applications sur le plan militaire.

Le laser à solide est employé dans la télémétrie pour mesurer la durée d’aller et retour (par réflexion) d’une impulsion de très courte durée. Il permet de définir une distance à 5 m près jusqu’à 10 km environ, laquelle peut être affichée au moyen d’un compteur électronique. Cette opération peut être renouvelée au bout d’une seconde environ. Le remplacement du rubis par un verre ou un mélange YAG (Yttrium-Aluminium-Garnet), dopés l’un et l’autre au néodyne, a permis d’émettre en infrarouge proche. Ainsi ont été réalisés un télémètre laser portatif d’artillerie avec chercheur de nord permettant une détermination précise de l’orientation dans la visée, un modèle pour char avec sélecteur de distance permettant d’éliminer les échos parasites, un autre pour hélicoptère donnant trois impulsions par minute et un télémètre aéroporté destiné au système d’arme de l’avion Jaguar et qui permet la détection de l’avion adverse, l’introduction dans le calculateur de tir de la distance mesurée et l’asservissement parallèle à la ligne de visée de l’opérateur.

Grâce à sa très faible ouverture de champ (0,5 milliradian), le laser est utilisé comme faisceau directeur dans le guidage de missiles antichars tels que l’Acra ; il est employé aussi pour des télécommunications à grand débit, car il est plus discret et à plus grand rendement que les câbles hertziens, mais d’une portée plus limitée. Un gyroscope laser permet de mesurer un écart de route d’une fraction de seconde d’arc.

Le fusil à laser, doué de propriétés aveuglantes et, à courte distance, incendiaires, pourrait devenir un jour une arme de combat.

Enfin, le laser est utilisé dans les laboratoires d’étude d’explosifs pour l’observation de phénomènes ultra-rapides masqués par la luminosité de la détonation.

Les lasers à gaz, d’une puissance moyenne plus élevée, permettent d’illuminer un objectif pour le désigner aux têtes chercheuses de bombes (il a été employé par les Américains au Viêt-nam) ou de missiles.

Avec les lasers chimiques, plus puissants encore, des applications « futuristes » sont envisagées : un faisceau d’énergie intense pourrait détériorer gravement une ogive de missile intercontinental ou, tout au moins, les appareillages qu’elle contient ; l’amorçage direct d’une bombe H pourrait être envisagé, mais le « rayon de la mort » demeurait heureusement encore en 1973 du domaine de la science fiction.

R. S.

B. C.


Les grands spécialistes des lasers et des masers


Nikolaï Guennadievitch Bassov,

physicien soviétique (Ousman, près de Voronej, 1922). Son travail de thèse, en 1956, a abouti à la réalisation d’un oscillateur moléculaire à ammoniac, qu’il a perfectionné avec son collègue Aleksandr Mikhaïlovitch Prokhorov (Atherton, Australie, 1916), spécialiste de spectroscopie hertzienne. Il a, par la suite, réalisé des lasers à gaz et des lasers semi-conducteurs. Tous deux ont partagé avec Townes le prix Nobel de physique en 1964.


Charles Hard Townes,

physicien américain (Greenville, Caroline du Sud, 1915). Auteur de recherches spectroscopiques sur les ondes ultra-courtes, il s’attacha à l’étude de l’émission stimulée. En 1954, il réalisa le premier maser à ammoniac. Prix Nobel de physique en 1964.

 H. A. Klein, Masers and Lasers (New York, 1963). / M. Y. Bernard, Masers et lasers (P. U. F., 1964). / M. Brotherton, Masers and Lasers : How they work, What they do (New York, 1964 ; trad. fr. Fonctionnement et utilisations des masers et lasers, Dunod, 1970). / B. A. Lengyel, Introduction to Laser Physics (New York, 1966 ; trad. fr. Introduction à la physique du laser, Eyrolles, 1968). / A. Orszag, les Lasers, principes, réalisations, applications (Masson, 1968). / R. Brown, The Lasers (Londres, 1969 ; trad. fr. les Lasers, Larousse, 1970). / F. Hartmann, les Lasers (P. U. F., coll. « Que sais-je ? », 1974).


Les utilisations médicales du laser

L’utilisation du laser en biologie et en médecine découle des caractéristiques physiques de son rayonnement. On a vu, en effet, qu’au même titre que les rayons lumineux celui-ci peut être réfracté, réfléchi, absorbé et dispersé. On sait, d’autre part, qu’il s’agit d’un rayonnement cohérent et monochromatique. Enfin, son émission extrêmement courte (1 ms) constitue une précieuse caractéristique dans la plupart de ses applications.


Chirurgie

Grâce au laser, on a pu procéder à une « micro-chirurgie » sur des cellules vivantes (Marcel Bessis). L’intensité du rayonnement et sa focalisation réglable, qui peut être très fine, permettent de volatiliser un point précis d’une cellule. Dans cette utilisation, le laser est couplé avec un microscope.

Le laser permet l’incision chirurgicale exsangue comme le bistouri électrique ; on l’emploie aussi en O. R. L. et en neurochirurgie.


Traitement des cancers

Des essais d’irradiations de tissu cancéreux par le laser ont été faits : il semble, en effet, que, soumises à un éclairement déterminé, les cellules malignes absorbent plus intensément le rayonnement du laser que les cellules saines, comme il en est en radiothérapie ; mais les résultats en sont encore au stade expérimental.


Ophtalmologie

Le domaine médical où les applications du laser sont entrées dans la pratique courante est celui de l’ophtalmologie, particulièrement en ce qui concerne le traitement des dégénérescences de la rétine. Par une série de cautérisations très fines, la rétine est coagulée, ainsi que la choroïde sous-jacente, ce qui permet d’éviter la constitution d’un décollement de la rétine. L’émission lumineuse est focalisée par le cristallin sur la rétine, après traversée des humeurs aqueuse et vitrée. La dimension des coagulations choriorétiniennes peut varier grâce à l’utilisation d’un jeu de lentilles. Un ophtalmoscope inclus dans la tête du laser permet d’observer à chaque instant la rétine ; des repères lumineux sur la rétine permettent de préfigurer le trajet du rayon laser. Ce dernier est émis à intensité croissante jusqu’à obtention de la coagulation satisfaisante. L’appareillage du laser comporte des moyens de protection afin qu’aucune portion du rayon laser ne puisse pénétrer dans l’œil de l’opérateur.

La photocoagulation de la rétine constitue ainsi chez l’homme une thérapeutique préventive du décollement de la rétine. Ce traitement est, d’autre part, utilisé dans les déchirures et les trous de la rétine. Le rayon laser permet aussi la photocoagulation de l’iris.

Les lésions vasculaires (diabète, malformations, angiomes) peuvent être traitées du fait que le pigment des hématies absorbe préférentiellement le rayon vert du laser à l’argon.

Il faut remarquer que les photocoagulations s’effectuent sans qu’il y ait pénétration instrumentale dans l’œil, ce qui est un considérable avantage, et l’anesthésie n’est plus nécessaire. L’émission du laser est continue, mais elle peut être appliquée par flashes (applications brèves) de durée variable selon les besoins.

E. W.

 L. Goldman et R. J. Rockwell, Lasers in Medicine (New York, 1970).