Petawatt et femtoseconde : vers une nouvelle génération de lasers

Les progrès spectaculaires sur les lasers à impulsions courtes sont venus principalement de deux découvertes importantes. Tout d’abord, pour qu’un laser émette une très brève impulsion de lumière, il faut que l’énergie contenue dans cette impulsion soit étalée sur un intervalle de fréquence suffisamment grand. Le cristal de saphir dopé au titane possède cette propriété : il émet une impulsion laser infrarouge de quelques dizaines de femtosecondes lorsqu’on l’irradie avec un flash de lumière intense, par exemple celle d’un laser à argon. L’énergie qu’on extrait est encore faible, et la puissance crête (sa puissance maximale) n’est «que» de l’ordre du million de watts.

Depuis une dizaine d’années, des progrès très importants ont été réalisés dans le domaine des lasers délivrant des impulsions de lumière de durée extrêmement courte. On a, parallèlement, réduit cette durée jusqu’à quelques dizaines de femtosecondes et augmenté l’énergie laser contenue dans ce petit intervalle de temps. On atteint ainsi la valeur gigantesque de 1 petawatt sur le laser le plus puissant au monde, réalisé à Livermore, aux Etats-Unis.