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By EMT - Posted on 17 janvier 2011

Laboratoire de sources femtosecondes (Advanced Laser Light Source)

Unique au monde, le Laboratoire de sources femtosecondes, aussi connu sous le nom d’Advanced Laser Light Source (ALLS), est une importante installation de recherche internationale axée sur la mise en place d’un nouveau type de laser aux applications révolutionnaires. Il permet le développement de sources de rayonnement allant de l’infrarouge aux rayons X de très haute énergie et produisant des impulsions ultrabrèves. Il ouvre un terrain d'exploration en imagerie dynamique des molécules et des systèmes complexes tels que les protéines.

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Le Laboratoire de sources femtosecondes, ou ALLS, est une des deux installations de recherche de pointe composant l'Infrastructure de nanostructure et de femtosciences (INF)

 

Le Laboratoire de sources femtosecondes est un projet de collaboration internationale qui regroupe plusieurs institutions canadiennes ainsi que la plupart des laboratoires d’importance œuvrant dans le domaine de la technologie laser aux États-Unis, en France, en Autriche, en Suède, en Allemagne, en Italie, en Grèce et au Japon. Ce projet met à profit l’expertise de 72 chercheurs de haut calibre en physique, en laser et optique, en chimie, en informatique, en biologie, en médecine et en biochimie. Le projet ALLS est administré par le Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’Université INRS et dirigé par le professeur Jean-Claude Kieffer.

 

Le Laboratoire de sources femtosecondes permet la mise en place d’un nouveau type de laser aux applications révolutionnaires. Un système laser femtoseconde (10-15) multifaisceau permet d’atteindre des impulsions ultrabrèves, de l’ordre de l’attoseconde (10-18), donnant ainsi l’occasion de multiplier les possibilités, comme caractériser la structure fine de la matière et étudier en temps réel des mécanismes chimiques et biologiques inaccessibles jusqu’à ce jour. Entre autres, la technologie laser trouve applications en photonique, en métallurgie et dans le domaine du biomédical, une aide précieuse à la chirurgie optique et à l’imagerie médicale.


► Objectifs
Le Laboratoire de sources femtosecondes (ALLS) poursuit les objectifs suivants :

  1. Utiliser la puissance et la synchronisation des lasers à impulsions ultrabrèves pour aligner les molécules les plus complexes suivant une direction précise, en contrôler le mouvement, pour ensuite analyser leur structure à travers une image instantanée ;
  2. Étendre les moyens d’observation vers l’infiniment petit (atome) et l’infiniment complexe (structure moléculaire qui ne cristallise pas) ;
  3. Contribuer au renforcement de l’industrie des lasers et de l’optique et, par conséquent, de l’industrie photonique canadienne ;
  4. Attirer et former des chercheurs de niveau exceptionnel.


► Description de l’infrastructure
Un système laser femtoseconde (un millionième de milliardième de seconde) multifaisceaux de très haute puissance installé à Varennes, intégrant les plus récents développements de la technologie ultrarapide et disposant d’un ensemble unique de couleurs pour manipuler et sonder la matière. Avec ce grand équipement, les chercheurs travaillent dans l’ordre de la femtoseconde et atteignent des durées de l’ordre de l’attoseconde (un milliardième de milliardième de seconde). À titre comparatif, le laser dont dispose actuellement le Centre Énergie Matériaux Télécommunications, qui est le plus puissant au Canada, équivaut à 1/20 de la puissance et à 1/5 de la grosseur du laboratoire ALLS.


► Financement
Le Laboratoire de sources femtosecondes (ALLS) a reçu un financement de 21 millions de dollars provenant du Fonds de collaboration internationale de la Fondation canadienne pour l’innovation (FCI).

 


► Possibilités
Suivre le fonctionnement en temps réel des molécules (cinéma moléculaire), caractériser la structure fine de la matière, étudier en temps réel des mécanismes chimiques et biologiques inaccessibles jusqu’à présent, déterminer la composition des atmosphères stellaires, réduire la taille des équipements (par exemple les scanners), des composants électroniques et des dispositifs photoniques.

 


► Applications
Les caractéristiques du laser ont permis et permettront de développer de très nombreuses applications, notamment dans le domaine biomédical, en métallurgie et en métrologie (science des mesures), à savoir :

 

Imagerie médicale

  1. Radiographie de tissus avec très haute résolution (rayons-X) ;
  2. Détection plus précoce des calcifications cancéreuses;
  3. Microscopie optique cellulaire ;
  4. Imagerie optique non effractive de tumeurs.


Des applications des sources X pourront servir à la détection des métastases de très petites dimensions, ce qui devrait permettre un diagnostic précoce du cancer du sein (mammographie). Des applications sont également envisagées pour la microscopie des tissus. Le laser permet de visualiser l’aspect tridimensionnel de la cellule. La technologie laser constitue également une méthode d’imagerie non destructive, non effractive et sans contact qui permet de visualiser la structure des tissus biologiques sous la peau. Le diagnostic optique est fondé sur les propriétés optiques des tissus. Il rend possible un suivi de longue durée sans danger notable pour le patient.

Thérapie

  1. Protonthérapie pour le traitement de tumeurs ;
  2. Chirurgie optique.


Les champs laser extrêmes qui peuvent être produits permettront d’accélérer des protons jusqu’à des énergies suffisantes pour envisager le traitement par protonthérapie avec des machines à la fois de petites dimensions et de coût moindre. Les faisceaux laser ultrarapides sont en quelque sorte de véritables scalpels. Leur précision et leurs caractéristiques permettent de considérer la destruction radicale et brève de la matière avec une très grande précision, limitée là où l’intensité est la plus grande. En effet, ils peuvent traverser des épaisseurs entières pour aller travailler dans la masse sans que ni la surface ni le chemin traversé ne soient atteints (ex. : chirurgie de la cornée).

Photonique

  1. Accroître la performance des communications optiques et l’intégration de réseaux ;
  2. Caractériser et fabriquer les matériaux et dispositifs utilisés dans l’industrie des semi-conducteurs et des télécommunications pour la validation des équipements de production.


Le contrôle de dispositifs au moyen de photons et le transfert d’information codée temporellement rendent la photonique ultrarapide extrêmement intéressante pour les nouvelles technologies de télécommunication. La possibilité de contrôler la structure de la matière et, par conséquent, ses propriétés optiques, sur une échelle de temps très rapide offre de nombreuses possibilités d’application dans le domaine des télécommunications : taux très élevés de transmission de données (systèmes intelligents et commutation ultrarapide).

 

 

Vous voulez en savoir plus ?

Visitez le site Internet du Laboratoire de sources femtosecondes (ALLS).

Découvrez l'Infrastructure de nanostructures et de femtosciences en lisant cette brochure (PDF).

Visitez le site Internet de l'Infrastructure de nanostructures et de femtosciences (INF).

 

 

CONTACTEZ-NOUS


 

Monsieur Jean-Claude Kieffer

1650, boulevard Lionel-Boulet
Varennes (Québec)  J3X 1S2

 

Téléphone : 450 228-6923
Télécopieur : 450 929-8102
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