Parfois, les opportunités tombent entre nos mains quand nous nous y attendons le moins. Une équipe de géomètres du CERN, en collaboration avec l'Institut de physique des plasmas de Prague (IPP), a développé un faisceau laser d'avant-garde tout en travaillant sur un système d'alignement particulièrement difficile. "En développant le système d'alignement de l'accélérateur HIE-ISOLDE, nous avons découvert que le système générant un faisceau laser structuré avait des propriétés optiques étonnantes", explique Jean-Christophe Gayde (CERN, EN-SMM-ESA) et Miroslav Šulc (IPP), les inventeurs du système. « Au départ, nous n'avions pas prévu de développer un générateur pour ce type de faisceau laser, mais les résultats de nos recherches étaient très encourageants."

Poursuivant le projet "non planifié", les deux équipes ont développé le "faisceau laser structuré", qui est extrêmement innovant en ce qu'il produit des faisceaux quasiment non diffractifs. L'axe central des faisceaux diverge très peu, même sur une distance de plusieurs centaines de mètres :à 200 mètres du système, l'axe central du laser ne mesure que quelques millimètres de diamètre, guère plus qu'à sa sortie du générateur (voir image 2). Les systèmes disponibles sur le marché produisent de tels faisceaux sur une distance de quelques mètres seulement.

Ses propriétés exceptionnelles confèrent au faisceau laser structuré un potentiel dans de nombreux domaines, y compris la communication, Médicament, physique et, par dessus tout, métrologie. « Au CERN, ce laser serait un outil précieux pour aligner des aimants, grâce à sa faible divergence centrale", dit Jean-Christophe Gayde. "Et il a une caractéristique particulièrement remarquable :dans certaines conditions, le faisceau se reconstruit après avoir rencontré un obstacle. En d'autres termes, son halo peut reconstituer le faisceau central après avoir franchi l'obstacle, d'une manière similaire à une poutre Bessel."

Le faisceau laser structuré peut être produit à partir de faisceaux laser sources dans une large gamme de longueurs d'onde et sa géométrie peut être facilement adaptée (diamètre de la divergence centrale, nombre de cercles dans le halo, etc.). Le générateur lui-même peut être très compact (la taille d'une boîte d'allumettes) et réglable, tout en étant assez bon marché. « Nous avons déposé une demande de brevet en mai 2018 et depuis lors, nous sommes en pourparlers avec plusieurs clients potentiels en Europe pour établir des collaborations », dit Amy Bilton, l'agent de transfert de connaissances (KTO) responsable du projet au sein du groupe Transfert de connaissances du CERN. "Les études sont en cours et d'autres tests sont nécessaires, mais le faisceau laser structuré pourrait considérablement améliorer certaines applications utilisant des faisceaux lumineux, en particulier les faisceaux laser."