ELECTRO-OPTIQUE : LE PREMIER LASER BLEU INDUSTRIEL, C'EST POUR BIENTÔT

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Course folle dans les techniques de production de laser bleu. Par émission directe ou doublage de fréquence, laboratoires et industriels sont proches du but. Enjeu d'autant plus important qu'il touche le marché du disque optique.

 

Le laser bleu fait rêver les industriels. Surtout ceux de la hi-fi, de l'informatique grand public, et plus généralement du stockage optique sur disque. Sur ce marché de près de 80millions de dollars, qui augmente de 20 à 30% par an, le laser bleu est un enjeu majeur, car il permet de démultiplier la densité de stockage des informations dans les disques optiques, qui fonctionnent actuellement avec des laser infra-rouges. En effet, plus la longueur d'onde du laser est courte, plus la surface nécessaire pour stocker un bit d'information est faible. Il existe déjà des prototypes industriels de lecteurs de disques compacts fonctionnant à des longueurs d'onde plus courtes que les traditionnels 780nanomètres (infrarouge) des lecteurs actuels. Mais ces nouveaux lecteurs fonctionneront encore dans le domaine du laser rouge. Industriels, laboratoires de recherche et spécialistes mondiaux de l'électro-optique se focalisent donc sur la technique qui relèvera le défi. Deux voies technologiques s'offrent à eux: produire directement la lumière laser bleue avec une diode capable d'émettre à de courtes longueurs d'onde, ou bien simplement doubler la fréquence d'un laser qui émet dans le rouge. La première voie progresse régulièment, mais elle a peu de chances d'aboutir à des solutions industrialisables avant une dizaine d'années. En effet, les semi-conducteurs à base d'arséniure de gallium se limitent à une émission dans le rouge. Le séléniure de zinc a ensuite ouvert la voie au laser vert-bleu, quand les chercheurs sont parvenus à "doper" le matériau en formant des réservoirs de charges positives suffisants. Mais de gros progrès restent à faire. En 1991, l'américain 3M a fabriqué la première diode laser dans le bleu-vert. Mais elle ne fonctionnait qu'à très basse température, -193°C. En 1994, le japonais Sony a obtenu un laser bleu continu à température ambiante. La source émet près d'une heure, puis se désagrège. Le CNRS vient de rejoindre le club, avec une émission dans le bleu profond. "Deux points majeurs restent à maîtriser, les phénomènes de dislocation qui détériorent le semi-conducteur et les méthodes de dopage", explique Emmanuel Rosencher, directeur de recherche au laboratoire central de recherche (LCR) de Thomson. Récemment, le chimiste japonais Nichia a époustouflé le monde scientifique en fabricant une diode luminescente qui émet dans le bleu profond. Elle se compose d'un semi-conducteur en nitrure d'aluminium et en nitrure de gallium dopé avec du zinc, et le japonais en produit un million par an, à seulement... 5dollars pièce. "Malheureusement, personne n'est encore parvenu à atteindre les seuils électriques suffisants pour obtenir de la lumière cohérente de type laser", poursuit Emmanuel Rosencher. Pour lui, cette voie est prometteuse, mais il faudra mettre au point des méthodes de croissance des cristaux de nitrure de gallium sans défaut résiduel.

Européens, Américains et Japonais au coude à coude

En revanche, la technologie des doubleurs de fréquence avance très vite. Là encore, la maîtrise des matériaux joue un rôle fondamental. Il s'agit de composés aux propriétés non linéaires capables de produire un second harmonique d'une fréquence double de la fréquence initiale lorsqu'ils sont traversés par un rayon lumineux. Tout le problème consiste à produire ce second harmonique en accord de phase avec la fréquence de base pour favoriser l'émission dans le bleu. Les recherches sur les matériaux organiques et les polymères foisonnent. Chimistes et physiciens mènent leurs projets de concert. Ainsi, Siemens a rejoint le groupe de recherche des chimistes Bayer, BASF et Hoechst, avec les universités allemandes de Mayence et de Göttingen, pour travailler sur des polymères en couche mince. Au CEA, le Léti a mis au point des molécules sur mesure par ingénierie moléculaire pour le doublage de fréquence. Mais il lui reste à les rendre transparentes tout en conservant un bon rendement. De son côté, le LCR de Thomson travaille à la fois sur les polymères et les composés organiques ferro-électriques, tels que le niobate de lithium ou le tantalate de lithium. "Nous sommes proches d'aboutir sur les techniques artificielles de mise en accord de phase", précise Dominique Delacourt, chef du laboratoire composants et technologies photoniques. Américains et Japonais sont aussi proches du but. Au point que l'annonce d'une technique industrialisable pourrait survenir dans moins d'un an. Pascale LEROY-PAULAY



Principaux domaines d'application

Stockage optique de données sur disque

Instrumentation médicale

Systèmes d'impression en arts graphiques



Le CNRS dans la course

Le CNRS pourrait contredire la fable de La Fontaine: bien que parti tard, il devrait arriver à point. En effet, moins de sept mois ont suffi à l'équipe du Pr Jean-Pierre Faurie, à Valbonne (Alpes-Maritimes), pour maîtriser la fabrication des alliages de séléniure de zinc dopés à l'azote et mettre au point une émission laser dans le bleu. Certes, la diode ne fonctionne qu'en mode pulsé, à -193°C, mais, grâce à la remarquable rapidité des travaux, la France rejoint le club des quinze équipes mondiales qui disposent d'un laser bleu.



USINE NOUVELLE N°2497
 

 

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