Actuellement le développement d'applications laser

Les physiciens développent continuellement de nouveaux lasers et de nombreuses équipes britanniques sont impliquées dans ces projets. Ceux-ci incluent des dispositifs à l'échelle nanométrique qui émettent de la lumière et qui devraient être utilisés dans des capteurs chimiques et biologiques sur des dispositifs "lab-on-a-chip". L'Université de St Andrews, par exemple, a mis au point des pinces optiques laser 30000mW pour manipuler les cellules biologiques pour contribuer à la zone florissante de la biophotonique. Plusieurs groupes de recherche britanniques mettent au point un nouveau laser à semi-conducteur appelé laser à cascade quantique, qui promet d'être une excellente source de rayonnement terahertz (entre infrarouge et micro-ondes) qui est maintenant mis en place pour le dépistage de la sécurité nationale. Une nouvelle technologie laser jouera également un rôle dans le développement de l'ordinateur tout-optique.

Des chercheurs des universités de Bath et de Southampton ont lancé un type de laser basé sur des fibres optiques micro-structurées, qui peuvent produire de la lumière sur l'ensemble du spectre visible. Les lasers à fibre peuvent être amenés à émettre des lumières de faible puissance, permettant aux physiciens de manipuler des photons simples. Ceux-ci sont nécessaires pour des expériences fondamentales visant à explorer les stratégies qui sous-tendent le concept en développement du calcul quantique, qui permettrait le traitement de quantités incroyables de données, ainsi que la cryptographie quantique, qui offre un moyen ultra-sécurisé de transmission de données.

Les lasers à fibre peuvent également fournir la prochaine génération de dispositifs très puissants, produisant des rayons X pour de nombreux types de recherche habilitante, en particulier dans les sciences de la vie. Le laser européen à rayons X (XFEL), une grande installation en cours en Allemagne, devrait offrir des rayons X à des intensités non atteintes auparavant et le Royaume-Uni soutient ce projet. La CLF du Royaume-Uni espère également accueillir l'installation laser de réglage la plus puissante au monde, HiPER, qui pourrait démontrer la fusion nucléaire comme une source potentielle d'énergie renouvelable et propre.

À l'avenir, des chercheurs entreprennent des recherches sur la physique nucléaire qui pourraient éventuellement déboucher sur un laser gamma pour stocker l'énergie nucléaire, alors que l'exploitation du laser atomique pourrait produire toute une gamme de nouvelles applications, probablement inattendues, pour l'avenir.

Impacts
Les lasers sont devenus une industrie de plusieurs milliards de dollars. Même en 1994, l'Académie nationale des sciences des États-Unis estimait que l'impact économique de la technologie laser était de 100 milliards de dollars par an. En 2004, à l'exclusion des lasers à diode, environ 131 000 lasers ont été vendus dans le monde entier pour une valeur de 2,19 milliards de dollars, et environ 733 millions de lasers à diodes évalués à 3,2 milliards de dollars. En 2008, le marché du laser à fibre optique à croissance rapide se chiffrait à 240 millions de dollars et devrait atteindre 500 millions de dollars d'ici 2011.

Les lasers sont l'une des technologies les plus importantes qui ont été développées au cours des 50 dernières années et il est difficile d'évaluer leur impact. Les lasers ne sont pas seulement les moteurs de l'économie moderne de l'information, ils permettent de transférer rapidement des données sur Internet et d'être stockés économiquement et efficacement, mais ils constituent également un outil de recherche essentiel sans lequel la science, la technologie et la médecine ne progresseraient pas.

Informatique
La plus grande application de lasers est dans des dispositifs de stockage optique (par exemple, lecteurs de CD et de DVD), dans lequel un faisceau focalisé à partir d'un laser à semi-conducteur, de moins de 1 mm de large, balaie et lit la surface du disque. D'autres utilisations quotidiennes incluent des lecteurs de code à barres, des imprimantes laser et des pointeur laser. Au cours des 25 dernières années, les industries de l'édition et du papier journal ont été révolutionnées par l'utilisation de lasers, qui ont remplacé l'impression traditionnelle "métal chaud".

Télécommunications
La deuxième application la plus importante concerne les communications par fibre optique. La large bande dépend de la transmission des impulsions lumineuses des fibres longitudinales, qui sont générées et relayées par des lasers. Cela est rendu possible par les amplificateurs de fibre, inventé au Royaume-Uni, qui sont une composante importante dans les liens de fibre longue distance.

Médicament
Les lasers peuvent délivrer de l'énergie concentrée sous forme de faisceaux lumineux contrôlables, de sorte que les médecins en profitent rapidement pour effectuer une micro-chirurgie qui implique moins de douleur et de cicatrices, une perte de sang plus faible et un temps de récupération plus court à l'hôpital. Les faisceaux laser délivrés par l'intermédiaire de fibres optiques souples permettent aux chirurgiens d'atteindre à l'intérieur de l'intestin, par exemple, et de sceller un ulcère hémorragique. Une des utilisations les plus publiées des lasers est dans la chirurgie oculaire pour traiter la maladie et, de plus en plus, améliorer la mauvaise vue.

Fabrication
Les lasers peuvent fournir assez de puissance pour chauffer et fondre les joints métalliques, et sont donc utilisés pour le soudage, ainsi que pour la coupe. Lorsqu'il est contrôlé par un ordinateur, un laser peut couper des dessins complexes dans un matériau comme le bois ou le papier, comme on le voit de plus en plus dans les meubles et autres biens ménagers.

Mesure et analyse
Les lasers ont longtemps été utilisés par les militaires pour la recherche de portée, mais maintenant même les agents immobiliers emploient des mesures de rubangants laser vert. Parce que les lasers peuvent être adaptés pour produire des longueurs d'onde spécifiques, ils sont utilisés pour analyser la structure chimique et physique, et sont donc utilisés dans le contrôle de qualité d'usine et de surveiller les polluants environnementaux à distance. Les lasers peuvent être utilisés pour un type de mesure appelé interférométrie qui peut mesurer de minuscules variations de distance.

Recherche scientifique
Pratiquement tous les départements scientifiques universitaires au Royaume-Uni s'appuient sur les lasers pour certains aspects de leurs programmes de recherche - ils sont devenus des outils de recherche indispensables. Sans lasers, de nombreuses découvertes récentes n'auraient jamais été faites, ce qui illustre la relation synergique entre les développements en physique et dans d'autres domaines. Les lasers interagissent avec la matière au niveau quantique de manière très spécifique et sont donc des sondes importantes dans la recherche. Ils peuvent être utilisés pour suivre les réactions chimiques et élucider la structure à l'échelle atomique et moléculaire. De plus en plus, les scientifiques utilisent des lasers dans de nouveaux types de microscopie conçus pour mettre en évidence les structures cellulaires.