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N° 58•Mars-Avril 2012
FOCUSCes PME qui exportent
COMPRENDRELes étoiles laser
P RO D U I T SAcheter un auto-corrélateur
AC T U A L I T É S Retour sur Photonics West
ASTRONOMIEDOSSIER
23 |24 |25 OCTOBRE 2012Paris expo Porte de Versailles - Hall 1www.optoexpo.com
MÊME LIEU, MÊMES DATES
VOIR4 FOISPLUS
GRAND
Ce numéro de Photoniques vous emmènera loin…
L oin au-delà de notre Terre avec les derniers développements optiques permettant demettre au point des instruments astronomiques de plus en plus performants. La Franceoccupe dans ce secteur une position de leader au niveau international et nos équipes
de recherche, mais aussi nos entreprises, sont à la pointe de la technologie. Partez doncavec nos auteurs à la découverte des nombreuses techniques d’optique adaptative et desdernières nouveautés en termes d’imagerie, d’instrumentation et de moyens d’observation :elles sont une belle illustration de notre savoir-faire et de nos compétences.
Loin avec un aperçu de deux colloques internationaux, la conférence FFTH Council à Munichet Photonics West à San Francisco.
Loin enfin avec nos PME championnes de l’export qui parviennent, dans un monde technologique très concurrentiel, à mettre en place des stratégies gagnantes. Elles permettentà l’excellence française d’être ainsi présente aux quatre coins du globe et prouvent que lemade in France peut être, dans le domaine des hautes technologies, un signe de qualité.Un petit cocorico qui ne fait pas de mal en ces temps de pessimisme économique…
N°58 • MARS – AVRIL 2012
Françoise METIVIERRédactrice en chef
Crédit photo de couverture : G. Hüdepohl/ESO • www.atacamaphoto.com
L’ÉDITORIAL DE LA SFO .......................................................................................................2
ACTUALITÉS DES PÔLES ET ASSOCIATIONS.............................................................................4
ACTUALITÉS DE LA PROFESSION .........................................................................................12
PORTRAIT : Opticiens Célèbres. John Frederick William Herschel ....................................................21
FOCUS. Ces PME qui exportent .....................................................................................23
DOSSIER ASTRONOMIE :Enjeux et avancées de l'instrumentation optique pour l'astronomie ..............................26Les défis de l’optique adaptative en astronomie.............................................................32Détection directe et caractérisation des planètes extrasolaires .....................................37Interférométrie optique et observations astrophysiques .................................................42
CAHIER TECHNIQUE :Comprendre. Les étoiles laser artificielles........................................................................48Biophotonique. Lasers multicolores pour le diagnostic cellulaire...................................50
PRODUITSAcheter un auto-corrélateur optique ................................................................................55Nouveautés........................................................................................................................57
1www.photoniques.com
est la revue de la
AGENDA
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Chers Adhérentes et Adhérents
LE MOT DU PRÉSIDENT
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Nous sommes très heureux d’annoncer la création d’un nouveau club de laSociété Française d’Optique : le Club Calcul Optique, créé à l’initiative deYan Cornil et avec le support actif de Riad Haidar de l’ONERA. La première
journée thématique de ce club aura lieu le 31 mai 2012 à l’Institut d’Optique GraduateSchool à Palaiseau.
D’autres clubs vont organiser des rencontres pendant le premier semestre : le club Physique et Imagerie Optique, le club Photonique et Science du Vivant, le clubOptique et Micro-Ondes et le club Optique Guidée. Vous trouverez les détails deces rencontres dans l’agenda SFO ainsi que sur le site www.sfoptique.org.
L’année 2012 est donc bien engagée sur la voie des échanges scientifiques et techniques. Nous verrons la naissance d’autres clubs et j’espère pouvoir en fairel’annonce dans le prochain numéro de Photoniques. Tous ces évènements illustrentbien le dynamisme des membres de la SFO et l’évolution rapide de la Photonique.
Nous préparons maintenant l’Assemblée Générale 2012 de la SFO qui se tiendraconjointement aux Journées Nationales d’Optique Guidée le 10 juillet 2012 à Lyon.Elle sera l’occasion d’échanger sur les orientations 2012/2013 et de lancer la préparation de notre congrès 2013. C’est l’Université de Paris XIII qui va porter leprojet : le congrès OPTIQUE Paris 13 aura lieu du 8 au 11 juillet 2013 à Villetaneuse.Le calendrier 2013 a permis de choisir des dates différentes de celles du congrèsde la Société Française de Physique et de satisfaire ainsi la demande de beaucoupde nos membres. Notez les dates dès maintenant. Ce sera aussi l’occasion pour
les thésards et les jeunes chercheurs de faire une de leurs premièrescommunications.
Les appels à cotisation sont maintenant lancés auprès des membresactuels, mais aussi auprès de personnes potentiellement intéressées.Merci par avance d’y répondre favorablement et rapidement. Parlons aussi de notre société pour motiver de nouvelles adhésions.
Mariam MELLOT Tél. : 33 (0)1 64 53 31 82 – [email protected]
• revue Photoniques• tarifs préférentiels pour certaines conférences• site Internet et bourse de l'emploi• aide pour l'organisation de conférence• adhésion à la European Optical Society• annuaire• réseau de professionnels et clubs• informations actualisées
Devenez membre de la
Philippe AubourgPrésident de la SFO
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3e école de Physique Avancée au Maghreb (EPAM 2012)16-25 mars 2012 La Marsa - TunisieSite de la conférence : www.sfoptique.org
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Les 7e journées d’imagerie optique non-conventionnelleJIONC (club Physique et Imagerie Optique)20-21 mars 2012 ESPCI - ParisCes journées sont organisées conjointementpar les GDR ISIS et Ondes.
Pdf des journées :www.sfoptique.org/SFO/ conferences/7%C3%A8mesJIONC.pdf
OPTDIAG 2012 9-11 mai 2012 ENSTA Paris TechClub Photonique et Science du VivantDiagnostic et Imagerie Optique en Médecineet Biologie Biophotonique
Site de la conférence: www.univ-st-etienne.fr/opt-diag/
Journée thématique Calcul Optique31 mai 2012 Institut d’Optique Graduate School, PalaiseauPremière journée organisée par le Club CalculOptique de la SFO
Page de la journée, organisation SFO :www.sfoptique.org
Journée du Club Optique et Micro-Ondes14 juin 2012 IEMN, Villeneuved’AscqAppel à communications avant le 7 mai
Page de la journée sur le site du Club OMW : www.sfoptique.org/SFO/ club-omw/
JNOG 201210-12 juillet 2012 Manufacture des Tabacs, LyonAppel à communications avant le 13 avril
Site de la conférence : http://jnog2012.univ-lyon1.fr/
CONFÉRENCES PARRAINÉES
ACTUALITÉ DES CLUBS SFO
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Le Club Calcul Optique de la SFO se donnepour mission de favoriser les échanges infor-
mels entre les concepteurs optiques des grandsindustriels (Thales, EADS, SAGEM, etc.), desPME, et des grands donneurs d’ordre (CNRS,Universités, Instituts nationaux, CEA, GrandesÉcoles), impliqués dans cette thématique àlarge spectre d’utilisation.Comme première action, ce club souhaite orga-niser une journée de réflexion et d’échangesautour du thème « Calcul optique : les nouvellestechniques de fabrication changent-elles vrai-ment nos méthodes de conception ? » (nou-velles techniques telles que machines de polis-sage, optiques moulées, optiques répliquées,outils de conception plus accessibles).Le programme de cette journée au formatworkshop associera 2 exposés invités, ainsique des communications en provenance dedifférents types d'industries (militaire, spatial,médical, nucléaire, automobile, communica-tion) s'appuyant sur l'ensemble des outils logi-ciels (Zemax, Oslo, CODE V ou autres). Retrouvez le programme de la journée surwww.sfoptique.org
Journée du Club Optique et Micro-Ondes de la Société Française d’Optique 14 juin 2012, Villeneuve d'Ascq à l’Institut d’Électronique, de Microélectronique, et de Nanotechnologie
Création du Club CalculOptique de la SFO
Journée thématique Calcul Optique, le 31 mai à l’Institutd’Optique Graduate School
Depuis 1996, cette journéeréunit une soixantaine de
spécialistes des milieux aca-démiques et industriels dans le
domaine interdisciplinaire de l'Optique et desMicro-Ondes. Ce rendez-vous annuel permetdes échanges fructueux sur une large gammede domaines applicatifs, télécommunications,systèmes radar, spatial, métrologie… C’estaussi un lieu de rencontre privilégié entre lesdoctorants et les membres de la communauté.
Télécommunications sur porteuse TerahertzLa première partie de matinée sera réservéeà la présentation du laboratoire qui accueillela journée, l’IEMN, puis aux présentations deprojets ANR ou européens pour lesquels lesmembres du club Optique et Micro ondes sontpartenaires.La seconde partie de la matinée, organiséeautour d'une session poster ainsi que destands d'exposants, permettra des discussionsplus ciblées autour des thématiques présen-tées. En début d’après-midi, les contributions
scientifiques des membres du club feront l’ob-jet d’une session orale. Enfin, des visites desdifférentes centrales techniques (centrales demicro-nano-fabrication, de caractérisationmicro-ondes et de télécommunications) serontproposées.L’appel à soumission sera ouvert du 12 mars2012 au 7 mai 2012 sur le site Web.Site Web de la journée :www.sfoptique.org/SFO/club-omw/
Les JNOG rassemblent chaque année,depuis 1980, l'ensemble de la commu-
nauté francophone de l'Optique Guidée tra-vaillant pour les télécommunications à fibreoptique ainsi que l'optique intégrée, les cap-teurs et l'instrumentation optique.Ces journées sont le lieu d'échanges convi-viaux entre industriels et académiques lais-
sant une large part aux doctorants. LesJNOG 2012 auront lieu à la Manufacturedes Tabacs de Lyon, du 10 au 12 juillet 2012.Cette édition est organisée en partenariatavec le Laboratoire de Physico-Chimie desMatériaux Luminescents de l'Université Lyon1 et le Laboratoire Hubert Curien de l'Univer-sité Jean Monnet de Saint-Étienne.
Les thématiques concernées sont les sui-vantes : propagation guidée, fibres micros-tructurées, amplificateurs et lasers à fibre,amplificateurs et lasers à semi-conducteurs,optique intégrée active et passive, compo-sants passifs et réseaux de Bragg, multi-plexeurs et filtres en longueur d'onde, effetsnon-linéaires en optique guidée, cristaux pho-toniques, systèmes et réseaux de télécommu-
nications, instrumentation et techniques decaractérisation, capteurs et microsystèmes enoptique guidée, nanophotonique et optiqueguidée, plasmonique et optique guidée.
L'appel à soumissions est ouvert jusqu’au 13 avril sur le site jnog2012.univ-lyon1.fr
Une exposition de matériel scientifique est inté-grée aux JNOG 2012, une préinscription vouspermet de réserver votre venue et de confirmervotre inscription à votre convenance. Desréductions membre SFO sont proposées pourles participants et les industriels.
Site des JNOG 2012 (soumission, préinscrip-tion, réservation de stand...) :jnog2012.univ-lyon1.fr
31e JOURNÉES NATIONALES D'OPTIQUE GUIDÉE (JNOG)
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CLUB CALCUL OPTIQUE CLUB OPTIQUE ET MICRO-ONDES
[email protected], [email protected],[email protected]
CONTACTS
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Sept thèmes porteurs pour l’optiquephotoniqueLes technologies photoniques interviennentprincipalement dans sept secteurs liés aux éco-activités : la métrologie et la surveillance del’air, la métrologie et la surveillance de l’eau,le bâtiment durable, la gestion et le traitementde l’eau, la maîtrise de l’énergie électrique, laproduction propre et sobre, les énergies renou-velables. Pour chacun de ces sujets, Opticsval-ley a mis au service de ses adhérents sa capa-cité à animer et rapprocher les acteurs de cesfilières afin de caractériser les besoins des mar-chés, partager les opportunités de dévelop-pement, favoriser les échanges, développerles partenariats et accompagner des projets.
Un partenariat avec GreendustryLe rayonnement régional de l’association,associé à sa volonté d’accompagner les pro-jets des PME et de leur offrir des opportunitésde visibilité, a conduit Opticsvalley à devenirpartenaire du plan filière régionale Greendus-try. Ce programme est destiné aux PME/PMIfranciliennes qui souhaitent se développer surles marchés des éco-activités. Il est construitautour de neuf actions prioritaires pour répon-dre à des problématiques liées à l’emploi, aufinancement, à l’export ou encore à la techno-logie. Au sein de ce plan, Opticsvalley est por-teur de l’action « Les PME technologiques auservice des éco-activités », qui a pour vocationd’apporter des éléments stratégiques d’aideà la décision sur des domaines à fort potentieltechnologique. En 2011, trois thèmes ont étéabordés : le bâtiment intelligent, le réseauurbain de distribution de l’eau et les capteursautonomes pour la collecte des déchets ména-gers. Chacun a fait l’objet d’ateliers de resti-tution des modèles économiques en vigueur etdes opportunités d’affaires et a permis auxPME de confronter leur plan de développe-ment à un comité d’experts lors d’une audition.Un accompagnement a alors été proposépour la mise en œuvre du plan d’actionsconcerté.
Des notes de marchés sectoriellesTout au long de l’année, huit notes de marchésont été publiées. Elles ont concerné les huitsujets suivants : les lasers, le photovoltaïque,les réseaux physiques intelligents (Smart Grid),les déchets d’équipements électriques et élec-troniques, les biopuces et laboratoires surpuce, le stockage de l’énergie électrique,l’énergie éolienne, les biocapteurs. Pour cha-cun d’entre eux, ces notes de marché ont per-mis de présenter les chiffres donnés par lesanalystes économiques, de déterminer lestechnologies pertinentes, dont les technolo-gies photoniques, et de recenser les PME sus-ceptibles de se positionner sur ces nouveauxmarchés. Voici quelques pistes mises en avantau sein de ces notes.L’utilisation des lasers trouve des débouchésnon seulement pour développer de nouveauxprocédés, mais aussi pour mettre au point destechniques de métrologie plus performantes.
Ces techniques, Lidar par exemple, ouvrent lavoie à des applications originales comme lamesure du vent pour une meilleure orientationdes pales d’éoliennes. Un programme d’éco-nomies d’énergie est aussi mis en place auniveau de la consommation des lasers, notam-ment en optimisant l’électronique de contrôle.Au niveau du photovoltaïque, l’apport destechnologies photoniques concerne là encoreles procédés de fabrication et de contrôle,notamment l’utilisation du laser pour la cristal-lisation du silicium amorphe ou la structurationdes surfaces des cellules solaires. Dans tout ce qui concerne la gestion des déchets, lestechnologies utilisant la lumière pour trier ourecycler permettent des gains tant en tempsd’intervention qu’en précision et qualité duprocédé. Pour les biopuces et laboratoires surpuce, la miniaturisation des produits conduitassez naturellement à l’intégration des tech-niques optiques tant pour la fabrication dessystèmes que dans la gestion des fluides. Desavancées ont aussi été notées au niveau dessystèmes d’imagerie, tels que les microscopes.Enfin, dans le domaine des biocapteurs, l’uti-lisation des fibres optiques devrait conduire àla mise sur le marché de capteurs performants,insensibles aux conditions extérieurs et pou-vant être produits à un coût abordable.
Les atouts de l’Île-de-FrancePour développer un tissu de PME innovantesdédiées aux éco-industries, l’Île-de-Francepeut s’appuyer sur un tissu d’acteurs complé-mentaires capables de se mobiliser deconcert : une recherche publique et privéedynamique, des groupes leaders mondiauxsur leur secteur, une politique régionale de sou-tien aux éco-activités. Elle présente ainsi lamasse critique pour favoriser le développe-ment de nouvelles solutions et offrir des pos-sibilités d’expérimentation à échelle réelle.
vecteur de développementLes éco-activités représentent des solutions aux défis environnementaux et sociaux du 21e siècle. Les nouveaux marchés et segments des éco-activités ont besoin d’innovations technologiques, organisationnelles mais aussi sociales auxquelles les filièresoptique, électronique et logiciel du réseau Opticsvalley peuvent répondre. L’association francilienne s’est donc emparée du sujetet a publié toute une série de notes de marché permettant de mieux appréhender les besoins et solutions de ces activités.
ÉCO-ACTIVITÉS
La métrologie et la surveillance de l’eau constitueun des secteurs dans lesquels les technologiesoptiques peuvent apporter des solutions origi-nales et pertinentes.
Les procédés de fabrication des cellules solairessont un champ d’applications important pour lestechnologies photoniques.
Thomas TOUTAIN-MEUSNIERTél. : +33 1 69 31 75 [email protected]
CONTACT
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Un site dédié aux emplois « high tech »Dédié aux filières optique, électronique, logi-cielle et systèmes complexes, le site job-high-tach.fr poursuit quatre missions. La première etla plus immédiate est de mettre en relation lesrecruteurs et les candidats à travers le dépôtdes offres mais aussi des CV. La seconde est de favoriser la diffusion de tous les typesd’offres : CDI, CDD, contrats en alternance,stages, doctorats et post-doctorats et ce pourtoutes les fonctions : techniques, commer-ciales, support, et tous les niveaux : opérateurs,techniciens, ingénieurs. La troisième est de ren-dre plus visibles les opportunités de carrière,notamment celles offertes par les PME. La qua-trième enfin est de permettre la détection de
candidats spécialistes grâce à la banque deCV qualifiés.
Un site gratuit au service de tousGratuit autant pour les entreprises que pourles candidats, job-hightec.fr est un outil destinéà faciliter l’adéquation entre les offres et lesdemandes. Les candidats savent qu’ils vonttrouver sur ce site des offres sélectionnées,adaptées à leurs compétences. Les entre-prises quant à elles bénéficient d’une vitrinespécialisée et peuvent consulter de nombreuxCV dont les profils correspondent à leursbesoins. La « niche » sur laquelle est positionnéle site est, tant pour les entreprises que pourles candidats, l’assurance d’un gain de temps
Connaissez-vous job-hightech.fr ?Le site Internet job-hightec.fr, est le site emploi d’Opticsvalley, mis en place en partenariat avec le pôle de compétitivité [email protected] tour d’horizon de son fonctionnement…
dans leurs recherches. Bien sûr, le site, mis àjour en temps réel, garantit à ceux qui le sou-haitent, tant entreprises que candidats, un totalanonymat.
Des chiffres en constante progressionEn 2011, le site a diffusé 1300 offres d’emploi,un chiffre en progression de 90 % par rapportà 2010. Plus de 470 entreprises possèdent uncompte et la banque de CV recense actuelle-ment plus de 3000 candidatures. La spécia -lisation du site, sa simplicité d’utilisation avecnotamment la possibilité d’accéder aux offressoit par un référentiel métiers, soit par domainesapplicatifs, et son entière gratuité sont à n’enpas douter les raisons de son succès.
et tester leurs prototypes selon les attentes etspécifications du marché visé. Le troisième tra-duit la volonté du programme d’apporter unsoutien opérationnel au développement d’af-faires.
Une étude sur Les clés du designRéalisée par le cabinet dici design et construitecomme une véritable boîte à outils, elle a pourobjectif de démontrer aux PME du domainede l’Instrumentation optique l’intérêt straté-gique et économique du design sur leur acti-vité. Elle s’est attachée principalement au des-ign produit, aussi appelé design industriel, quivise à « créer un produit par rapport à sa fonc-tionnalité, son usage, son esthétisme en pre-nant en compte les contraintes et les coûts defabrication » (étude dici design pour Optics-
valley). Elle rappelle que le design, loin de neconcerner que l’aspect esthétique, permet aucontraire de prendre en compte l’ensembledes contraintes, tant externes qu’internes, avecpour seul objectif l’augmentation des ventes etdes marges. Les designers, spécialement for-més pour accompagner les entreprises danscette démarche, s’appuient notamment sur destests d’usage, tant au sein de laboratoires etcentres d’expertise que dans des conditionsréelles d’utilisation.
Un programme en trois axesLabel attribué par l’État, une grappe d’entre-prises est un réseau d’entreprises constituémajoritairement de PME et de TPE, fortementancrées localement, souvent sur une mêmefilière, mobilisé autour d’une stratégie com-mune et la mise en place de services et actionsconcrets et mutualisés. Opticsvalley, lauréatelors du premier appel à projets, a lancé le jeudi16 décembre 2010, pour une durée de 2 ans,un programme d’actions spécifique, tournévers l’instrumentation à cœur optique et orga-nisé en trois axes. Le premier vise à rapprocherles dirigeants, à mutualiser certaines fonctionssupports et à répondre collectivement à desappels d’offres. Le second, qui constitue lecœur de l’action, a pour objectif de monter undispositif afin que les PME puissent designer
une part importante du programme « Grappe d’entreprises »LE DESIGN
Labellisée Grappe d’entreprises lors du premier appel à projets, Opticsvalley a mis en place un programme spécifique tournévers l’instrumentation à cœur optique. Organisé en trois axes, il comporte notamment la mise en place d’un accompagnement audesign et au test de protoptype.
Julie DIONTél. : +33 1 69 31 60 [email protected]
CONTACT
Les études de marché liées aux éco-activités et l’étude sur « Les clés du design pour les PME du domaine de l’instrumentation optique » sont disponibles sur le site Internet d'Opticsvalley.
www.opt icsva l ley.org
D E S D O C U M E N T S D I S P O N I B L E S E N L I G N E
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C e Salon International des technologies,des composants, des systèmes et de la
fabrication optique se déroule tous les deux ans, en alternance avec le salon LASERà Munich, au Centre des Expositions deFrancfort en Allemagne.Chiffres clés 2010 :Exposants :– 530 exposants– 30 pays représentés– 7 600 m² d’exposition– une situation idéale au Centre des Exposi-
tions de Francfort.Visiteurs :– 5 212 visiteurs
Le pavillon France labellisé parUbifrance est soutenu par leSecrétariat d’État au CommerceExtérieur.
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NOUVEAUX ADHÉRENTSPI France SAS (Montrouge)www.pi-france.fr
PI est spécialisé depuis plus de 35 ans dansles systèmes de contrôle de déplacementultra-précis et dans la technologie du nano-positionnement piézoélectrique. Dirigeant : Stéphane BUSSATél. : +33 1 55 22 60 [email protected]
Initiative Nano (Châtenay Malabry)www.evercad.frInitiative Nano participe au développe-ment et commercialise une solution logi-cielle dédiée à la conception, la simulationet la fabrication de composants optoélec-troniques : la solution everCAD.Initiative Nano – everCAD, IncubateurCentrale Paris,Dirigeant : Gilles RASIGADE Tél. : 01 41 13 16 [email protected]
L ’AFOP a réalisé son enquête trimestrielle sur la situation économique de la filière au 4e trimestre 2011. L’ensemble des résultats sont disponibles pour les adhérents, puis à
l’ensemble de la communauté au trimestre suivant sur le site de l’AFOP. Rejoignez-Nous ! Parmi ses services, l’AFOP met àdisposition de ses adhérents dessalles de réunion en plein Paris, enface de la gare de Lyon à 2 minutesà pied des trains et transports encommun. Pouvant accueillir jusqu’à20 personnes, elles sont équipéespour la vidéo-projection. Une salleà manger et une cuisine équipéesont également à disposition pourorganiser cocktails et déjeuners.
Baromètre Économique du 4e trimestre 2011
OPTATEC 2012 Pavillon FranceL’AFOP mène le pavillon France au salon OPTATEC 2012du 22 au 25 mai à Francfort. Onze entreprises françaisesseront présentes : Holotetrix, Microcertec, Kerdry, Phasics,Imagine Optic, Cristal laser, Cilas, Thales Angenieux, Alpao,Savimex, Photline Technologies.
L’AFOP tiendra sa prochaine AssembléeGénérale le 15 mai prochain.ASSEMBLÉE GÉNÉRALE
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Chaque projet présentant un intérêt crucial, ilfaudrait tous les citer, mais par respect de laconfidentialité, nous retiendrons qu’au fil desans, ce creuset de projets innovants affirmebien la dimension nationale du pôle Route desLasers. Parmi les récents, certains sont porteursde sauts technologiques exceptionnels,comme MIGA, lauréat EquipEx du Program -me Investissements d’Avenir. Son potentiel esttel qu’il agrège dans 5 régions une vingtainede partenaires des plus prestigieux.Toutes ces collaborations démontrent, s’il le fallait, les vertus du travail en réseau, tel qu’ilest souhaité par les tutelles État/Régions pourl’ère 3 des Pôles.Les résultats de cette extraordinaire dyna-mique de projets génèrent aussi un rythme sou-tenu de créations d’entreprises, qui font le bon-heur des 3 parcs scientifiques et industrielsdédiés à l’optique-photonique.Aujourd’hui, où la gouvernance du Pôle écritsa nouvelle feuille de route, elle doit intégrerla demande de l’État sur le rendement de l’in-novation, c'est-à-dire poursuivre le travail del’idée au produit sur le marché. C’est ce quiest entrepris avec des projets structurantscomme le cluster systèmes solaires industrielsSYSOLIA, porte d’entrée sur le marché du pho-tovoltaïque, ou la jeune filière de l’éclairageintelligent LED/OLED, ou encore le secteurdes applications photoniques de la Santé.Le développement de l’écosystème du Pôle, des réseaux de coopération et des relationsau niveau national et international, est là pour favoriser le partenariat scientifique et techno-logique nécessaire à la qualité des projets de
recher che, dans l’esprit d’un pôle de compé-titivité. Cet environnement apporte égalementdu business aux entreprises et contribue à leurpérennisation à l’image des clusters anglo-saxons. Marier ces deux ambitions, innova-tion et business, confère une originalité moti-vante pour les pôles à la Française. L’ère 3permettra à ALPhA Route des Lasers de démon-trer le bien-fondé de ce mix innovation/busi-ness par des retombées à court, moyen et longterme inégalées. La clé du succès aquitain tienttant dans la confiance en l’avenir de la pho-tonique que dans celle des femmes et deshommes qui ont la chance de porter cette tech-nologie-clé de notre 21e siècle.
Le pôle en quelques chiffres(cumul au 1er janvier 2012)
Un constat : bon nombre de paramètrestendent à prouver que le Pôle est entré
dans sa phase de maturité. En témoignent lacroissance du nombre et la qualité des projetscollaboratifs labellisés « Pôle ALPhA Route desLasers », impliquant de plus en plus fortementles industriels, PME et Grands Groupes. Sur la seule année 2011, ils sont au nombre de 59 et représentent un montant total de 160 M€ pour un financement acquis de 43 M€ sur 28 projets. Ajoutons ceux soumisà l’ANR en forte augmentation, plus typique-ment orientés recherche ; en ce début d’année2012, 26 seront présentés au prochain comitéde labellisation. Ces projets appellent plusieurs commentaires.Outre leur très haut niveau scientifique, leurs thématiques toujours plus diversifiées, les par-tenariats qui ne cessent de se multiplier sur toutl’hexagone, ils traduisent l’attractivité de lacommunauté photonique aquitaine, bref l’effet« Pôle Route des Lasers ». C’est naturellementpar la construction de réseaux d’affinités et lareconnaissance de l’exceptionnelle concen-tration de compétences des laboratoires derecherche aquitains, que se développent tou-jours plus de collaborations interpôles et inter -régions.Au-delà des lasers à impulsion courte, « chevalde bataille du Pôle », l’autre atout de l’Aqui-taine se trouve dans les lasers de forte énergieet forte puissance. Tous ces savoir-faire permet-tent d’envisager sérieusement d’autres avan-cées scientifiques, comme les applications enneuro sciences, les analyses de la matière ouencore la mesure opto-acoustique…
l’innovation de l’idée au marchéALPHA ROUTE DES LASERS
www.routedeslasers.com
Après 7 années d'existence, l’évaluation en cours de l’ère 2 du pôle Route des Lasers, commanditée par la DGCIS et la DATAR,met en lumière les résultats des actions de la dernière triennalité.
Bertrand ViellerobePhD, Project [email protected]
CONTACT
MIGA est un interféromètre pour l'observation du champ gravitationnel de la Terre. Il est constituépar la construction d'une infrastructure nouvelle permettant d'étudier les déformations de l'espace-temps et de la gravitation. En utilisant une nouvelle approche pour la mesure de ces contraintes, baséesur la mécanique quantique et les atomes froids, cette infrastructure permettra de mieux comprendre les variations du champ de gravité terrestre, ou… développer, peut-être, une nouvelleméthode, de détection des ondes gravitationnelles.Ce projet visant à utiliser la physique quantique pour la détection gravitationnelle permettra de développer de nouvelles technologies en rupture pour l'observation terrestre et la localisation. Lesentreprises françaises pourront disposer de ces technologies avant les autres concurrents et ainsi êtreplus compétitives.
MIGA : ANTENNE GRAVITATIONNELLE BASÉE SUR L'INTERFÉROMÉTRIE ATOMIQUE
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Trois projets LABEX– FOCUS : détecteurs pour Observer l’Uni-vers. Le projet FOCUS va apporter une contri-bution à la recherche et aux nouvelles techno-logies de matrices de détecteurs hauterésolution et grande sensibilité en vue d’équi-per les prochaines générations de télescopesspatiaux et au sol pour les Sciences de l’Univers ;le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille est partenaire de ce projet.– GANEX : création d’un Réseau nationalpublic-privé, sur la fabrication de composantsà base de nitrure de gallium (GaN). Deuxlaboratoires de notre région sont particulière-ment en pointe dans ce domaine. Le CRHEA(Centre de Recherche sur l’Hétéroépitaxie etses Applications) à Sophia Antipolis, porteurdu projet, et le L2C (Laboratoire Charles Coulomb) à Montpellier bénéficieront d’unepartie de l’enveloppe de 9,5 m€.– OCEVU : Origines, Constituants et EVolutionde l’Univers ; projet de création d’un pôle d’ex-
cellence scientifique dans les domaines de la cosmologie, de la physique des particuleset des astroparticules. Le CPPM (Centre dePhysique des Particules de Marseille) et le CPT(Centre de Physique Théorique), deux grandslaboratoires marseillais (Luminy) des sciencesde la matière et de l’énergie sont aux avant-postes dans ce projet auquel une enveloppede 10 M€ a été consacrée.
Deux projets EQUIPEX– MIGA « Matter wave-laser based Interfero-meter Gravitation Antenna », projet de 9 M€porté par l’Institut d’optique, labellisé par lepôle en 2011 et avec de nombreux parte-naires, membres du pôle (Laboratoire souter-rain à bas bruit de Rustrel, GEOAZUR del’OCA).– EXTRA « EXcellenceCenteR on Antimonides »,projet porté par l’institut d’électronique du Sudde Montpellier avec un budget de 4,2 M€.
À l’occasion de la 13e édition du FUI,deux projets ont été sélectionnés sur
trois présentés, pour un montant de 2 M€de subventions. Sur les 13 éditions du FUI,le pôle a permis le financement de 22 pro-jets.– Le projet SmartPix vise à mettre au pointun test biologique de terrain pour détecterrapidement et en multiplex des microorga-nismes indicateurs de contamination, dansl’eau de ressource ou en cours de traite-ment. Le projet était colabellisé par les pôlesGestion des risques et Eau.– Le projet CaMeSCat vise à développerun système de mesure directe de la sectiondu fil de contact caténaire de manufacturefrançaise afin d’augmenter la mise à dis -position du réseau ferré national (tronçons supplémentaires, dégagés de ceux dédiésactuellement à la maintenance). Co-label-lisé par 3 autres pôles, ce projet impliquela société MERMEC, membre de POPsud.
Le Pôle OPTITEC, partenaire de projets et d’infrastructures de recherche de haut niveau sur son territoire
Financement de 2 projets au FUI 13
Le Pôle OPTITEC est partenaire de 5 projets EQUIPEX et LABEX, d’un montant de 42 M€, qui ont été retenus ces derniers mois par l’État et associent des laboratoiresde renommée internationale, membres de POPsud.
www.popsud.org
ENVOLURE (Montpellier)www.envolure.com/societe-fr.html
Issue de 6 années de recherche publique,menée à l‘INRA d’Avignon, Evolure est spé-cialisée dans la caractérisation des eaux rési-duaires et des déchets organiques.
FALDES (Rousset)http://www.popsud.org/fr/nouveaux-adherents-2012/720-faldesFALDES a mis au point un procédé de fabri-cation d’un matériau photo catalytique ultra-poreux aux caractéristiques exceptionnelles.Présentées sous la forme de couches d’oxydessemiconducteurs ultra-poreuses, les applica-tions du matériau concernent le traitement del’eau, la dépollution de l’air et la productiond’hydrogène.
RMS Réalisations Méditerranéennes du Signal (Aix-en-Provence)www.rms-signal.com/
Partenaire privilégié des laboratoires d'essaisindustriels, RMS est spécialisé en traitement dusignal et en statistique (signaux de mesuresd'environnement, moyens d'analyse).
NOUVEAUX ADHÉRENTS
Annual Meeting de Photonics21 27 et 28 mars BruxellesPOPsud sera présent à la réunion annuelle dePhotonics21, pour anticiper les prochainesévolutions de la R&D en matière de photoniqueet échanger avec les clusters européens par-tenaires. Par ailleurs, POPsud profitera de cedéplacement pour rencontrer les différentesDG Recherche de la Commission Européenne,ainsi que le représentant de la Région PACAà Bruxelles, qui cible pour POPsud des projetseuropéens où des PME du pôle peuvent êtreimpliquées.
Mission en Russie – RDV BtoB24 au 27 juin Saint-Pétersbourg Suite au succès de la 1ère Mission en Russie,POPsud pilote une mission partenariale despôles de compétitivité et clusters photoniques,
à l'occasion de la 15e conférence internatio-nale Laser Optics 2012. Soutenue par laDGCIS et UBIFRANCE, cette mission propo-sera un programme de RV individualisés pournouer des partenariats technologiques etindustriels avec les acteurs russes, ainsi qu’unséminaire sur l’innovation française lors de laconférence scientifique.
SPIE Astronomy1 au 6 juillet AmsterdamPOPsud sera présent sur un des plus grandsrassemblements de l’astronomie, avec unpavillon regroupant 6 entreprises possédantdes compétences dans ce domaine : Alpao,Boostec, Cilas, First light, Silios, Thales-Seso.
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Après une première implantation réussieaux USA en 2001, Keopsys a ouvert une
antenne commerciale en 2010 à Sydney, puisrécemment à Shanghai en 2011.Keopsys continue son développement à l’in-ternational. « La Bretagne comme berceau, lemonde comme horizon », est le leitmotiv dela société créée en 1997 à Lannion par Marc
le Flohic. Keopsys conçoit des solutions delasers à fibre tels que des lasers et amplifica-teurs. La R&D et la production (70 personnes)sont réalisées sur le site de Lannion.L’Asie est un objectif majeur pour Keopsys.C’est un marché nouveau qui nécessite unapprentissage. Keopsys souhaite répondeaux besoins asiatiques qui se situent principa-lement dans le CATV/FTTx. L’exportation sefait aussi par une intégration des solutionsKeopsys dans les systèmes LIDAR et Télécomde ses clients, qui exportent également.Actuellement en incluant l’Europe, 80 % dela production de Keopsys quittent les fron-tières françaises. C’est un chiffre impression-nant et en constante croissance !
Après les États-Unis, l’Asie ! KEOPSYS
[email protected]él. : 02 96 05 08 41
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L a nouvelle plateforme laser à fibre EYLSAutilise le savoir-faire industriel Quantel pour
offrir un outil très fiable, qui ne requiert aucunemaintenance. Pour faciliter son intégration etson utilisation, l’EYLSA est intégré dans un rack19 pouces/3U. Il utilise un écran d’interfa-çage tactile et intuitif et dispose d’une interfaceEthernet et TTL.La plateforme EYLSA est dédiée aux applica-tions scientifiques et notamment à la recherchesur les atomes froids de rubidium. L‘EYLSA 780est un laser monofréquence offrant jusqu’à 1 W de puissance à 780 nm en sortie de fibre
à maintien de polarisation. La précision et lastabilité de la longueur d’onde sont assuréespar une électronique analogique rapidejusqu’à 100 kHz de bande passante) direc-tement connectable à un PID (proportional/integral/derivative). L’EYLSA est intégré dansun rack 19 pouces/3U, il utilise un écran d’in-terfaçage tactile et intuitif et dispose d’uneinterface Ethernet et TTL.
Quantel lance EYLSA 780, le laser pour le refroidissement d’atomes
Quatre écoles d’ingénieurs de Bretagne− l’Enib, l’Enssat, l’Insa de Rennes et
Télécom Bretagne – et deux universités − l’Uni-versité de Bretagne Occidentale, l’Universitéde Rennes I − s'associent pour offrir simultané-ment sur Brest, Lannion et Rennes, une forma-tion avancée en optique, le master Photoniqueavec trois parcours : TélécommunicationsOptiques, Nanotechnologies Optiques, Pho-tonique pour le vivant et l’environnement.
Plus d’informations sur : www.enssat.fr/master-photonique
Un nouveau site web pour le master Photonique en Bretagne
Option « ultrafin »pour les filtres Yenista Optics
Yenista Optics a lancé l’option ultrafin surses filtres optiques accordables « flat-top »,le XTM-50 et le XTA-50. Cette option réduitla largeur de la bande passante minimaleà 32 pm (4 GHz) à 1550 nm.Avec le développement des systèmes detransmission 100G de nouvelle généra-tion, les filtres accordables ultrafins permet-tent d’étudier les nouveaux formats demodulation et leurs sous-bandes. L’optionofferte par Yenista Optics permet d’ajusterla largeur de la bande passante de 32 pm(4 GHz) à 650 pm (80 GHz), et d’obtenirles flancs les plus raides du marché, à 800 dB/nm. Dans la version standard deces filtres, les valeurs sont respectivement de50-800 pm et de 500 dB/nm. Ils opèrentsur une gamme de longueurs d’onde allantde 1480 à 1620 nm et présentent très peude pertes d’insertion et de dispersions.
[email protected] ou www.yenista.com
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Ekinops : transpondeur 20G
Le nouveau produit d’Ekinops permet auxfournisseurs de services d’installer deux cir-cuits 10G au lieu d’un seul auparavant, cequi double la capacité du réseau. Il peut être utilisé sur les réseaux existantsd’Ekinops ou sur des systèmes de lignestiers. Cette nouvelle technologie 10G pro-fite des avantages de la technologie depointe DynaFEC® (code correcteur d’er-reur dynamique) d’Ekinops, qui permet sondéploiement sur des systèmes de lignesexistants, tout en éliminant les points derégénération sur les systèmes de lignes plus anciens. « L’essentiel de l’investisse-ment consacré aux équipements optiquespar les opérateurs de télécommunicationsrestera basé sur la technologie 10G pen-dant une longue période », selon Mark Lutkowitz, directeur de Telecom Pragmatics.
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E lopsys a participé en tant qu’exposant au salon Photonics West de San Francisco
du 24 au 26 janvier 2012. Deux entreprisesmembres du pôle étaient également présentesà ses côtés sur le Pavillon France :
– GLOphotonics, une start-up récemmentcréée qui développe et commercialise un nou-veau concept de composants photoniquesappelé Photonic MicroCell™. Lors de ce
salon, elle a annoncé officiellement sa créa-tion à la communauté internationale et a sus-cité un vif intérêt auprès de certains fabricantset distributeurs de lasers. Une vingtaine decontacts commerciaux ont été ainsi établis.www.glophotonics.fr
– Leukos, spécialiste des sources laser super-continuum compactes et des lignes à retardvariable à fibre optique.www.leukos-systems.com
Le pôle Elopsys au salon Photonics West 2012 à San FranciscoSALON
DEUX PROJETS COLLABORATIFS FINANCÉS À L'HONNEUR
A riane Revillot a rejoint depuis quelques mois l’équipe du pôle Elopsys en tant que chargée de missionCommunication et Relations Internationales.
En appui au responsable du domaine photonique, elle a pour missions :– La prospection de nouveaux adhérents,– Le suivi des appels à projets européens,– L’accompagnement du laboratoire de re cherche XLIM dans sa communication,– La promotion des formations de l'Université de Limoges dans le domaine des Hyperfréquences et dela Photonique (Licence et Masters du parcours d’ingénieurs iXeo).www.ixeo.unilim.fr
Arrivée d'Ariane Revillot au pôle Elopsys RECRUTEMENT
SPrinTronics est un projet européen qui a pourobjectif le développement industriel d'unetechnologie d’impression jet d’encre de com-posants électroniques et/ou photoniques.Il s’agit d’un projet EUREKA-Euripides qui ras-semble 13 partenaires européens dont 8 fran-çais. Parmi ces 8 partenaires français, 4 sontmembres d'Elopsys : CERADROP (PME coor-dinateur du projet), DISASOLAR, XLIM etSPCTS.
Le projet se propose de traiter et de maîtrisertoutes les étapes du process de fabrication :– formulation d'encres spéciales plus écolo-giques et moins nocives (céramiques, métal-liques et organiques),
– conception d'équipements de fabricationpermettant le dépôt de diverses encres en uneseule passe,– définition des postprocess de densificationdes couches imprimées.
SPrinTronics
Le projet vise à développer des verres tel -lurites (à base de TeO2) fortement non-linéaires pour la génération de lumière entre1 et 2 µm, suivant une distribution spectralehomogène et continue. Pour ce faire, desmicro-lasers de verres tellurites dopés Yb ouEr seront réalisés (sources monochroma-tiques entre 1 et 2 µm), et couplés à desguides ou fibres optiques fortement non-
linéaires possédant des propriétés d’élargis-sement spectral. Le but est d’intégrer ces deux composants(source et guide ou fibre optique non-linéaire) sur un même support afin d’assurerla miniaturisation du dispositif. Les applica-tions visées concernent l’imagerie et le diag-nostic biomédical à l’échelle cellulaire. Ceprojet régional, financé par le Conseil Régio-
nal du Limousin et l'Université de Limoges,associe 2 membres d'Elopsys : le laboratoireSPCTS (coordinateur du projet) et le labora-toire XLIM (département Photonique).
Nouvelles sources lasers pour le diagnostic cellulaire
www.elopsys.fr
[email protected] http://www.ceradrop.fr/en/RESEARCH-and-DEVELOPMENT/sprintronics.html
CONTACT PORTEUR DU PROJET
[email protected] [email protected]
CONTACTS PORTEURS DU PROJET
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7 NOUVEAUX ADHÉRENTS
DELPHI DIESEL FRANCE (17- PERIGNY) www.delphi.com
DELPHI France SAS − Sites de Blois et La Rochelle, fabrique des porte-injecteurscommon rail pour moteurs diesel caractérisés par leur rapport qualité / prix.
DELTA DRONE (38- GRENOBLE) www.deltadrone.com
Start-up créée en mars 2011, Delta Drone conçoit, fabrique et commercialise dessystèmes de drones aériens destinés à des applications civiles. Deltadrone a pourobjectifs de minimiser les risques pour l'homme en milieux hostiles et d'offrir de nou-veaux services, en particulier dans le secteur industriel.
KOLOR (73- CHALLES LES EAUX) www.kolor.com
Fondée en octobre 2004, la société Kolor a exploité les potentialités de la tech-nologie SIFT pour la reconnaissance des points d'intérêts dans les images. Aujourd’hui, Kolor est spécialisé dans le développement et la vente de solutionsd'assemblage d'images et de création de visites virtuelles.
PASCALE PARREIN (38- FONTAINE) Tél. : 09 54 48 98 27
Bureau d’études R&D en optique et traitement du signal qui propose des prestationsde services techniques, aux entreprises et centres de recherche ayant des besoinsponctuels en R&D dans ce domaine. Les domaines d’expertise du bureau d’étudessont la conception et la réalisation de systèmes optoélectroniques, la modélisationphysique de phénomènes optiques, la mise en place de protocoles de caractéri-sation et d’optimisation, le traitement du signal et des images…
PRESBEASY (38- GRENOBLE) Tél. : 04 72 72 99 65
Presbeasy développe une solution simple au problème universel de la presbytie,afin de satisfaire la demande croissante des personnes qui ne souhaitent porterni lunettes ni lentilles de contact pour voir de près quand ils atteignent la quaran-taine. Presbeasy propose une solution chirurgicale sous forme d’un implant inno-vant, basé sur une combinaison brevetée de conception optique et de biomatériaux,qui apporte l’efficacité démontrée cliniquement d’une optique diffractive, l’inno-cuité d’une chirurgie intra-cornéenne et sa réversibilité complète.
RESOLUTION SPECTRA SYSTEMS (38- MEYLAN)www.resolutionspectra.com
Créée en 2011, la société RESOLUTION SPECTRA SYSTEMS, développe et com-mercialise des spectromètres optiques basés sur la technologie SWIFTS, aux per-formances, à la simplicité et à la compacité inégalées répondant aux besoins desmarchés B to B. Leur mission est d’élargir les possibilités d’utilisation de la spec-trométrie optique haute performance en faisant passer ses moyens de métrologiede l’instrument au composant intégrable partout.
RSA COSMOS (42- SORBIERS) www.resolutionspectra.com
Acteur du marché planétarium, depuis plus de 15 ans, RSA Cosmos propose touteune gamme de services autour de la conception, de la réalisation, de l’installationet de l'exploitation d'une salle de planétarium optiques et numériques.
Les prochaines journées thématiques aurontlieu selon le calendrier suivant :
JT3 Infrarouge et TeraHertz3 mai 2012 GrenobleDomaines abordés : les matériaux pour l’in-frarouge, les sources de lumière, les détec-teurs matriciels refroidis et non refroidis, lessystèmes et les marchés d’application.
JT4 Sécurité opto-numérique5 juin 2012Domaines abordés : la contrefaçon, la bio-métrie, le marquage d’images et d’objets,l’authentification/identification, le cryptageoptique, la traçabilité optique, l’hologra-phie, la sécurisation…
Pôle ORADavid VITALETél. : 04 77 91 57 [email protected]
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Journée ThématiqueBiophotonique
Le 7 février dernier s’est tenue à l’ENS-Lyon une Journée Thématique sur la Bio-
photonique organisée par le Pôle ORA.Cette journée a permis de mettre en avantdes compétences régionales fortes dansl’analyse et la modification biologique parla lumière en s’appuyant sur un cycle de11 conférences, véritables états des lieuxd’innovations technologiques. Les diffé-rents niveaux d’investigations biologiques(organique, cellulaire, moléculaire) ont étéabordés et les outils qui sont à dispositionont pu être présentés de même que lesmoyens et méthodes qui sont développéespar les acteurs de ce domaine. Les résumésdes 11 conférences sont disponibles sur le site internet du pôle : http://www.pole-ora.com/pages/projets/OJourneeBiophot.php
Pôle ORADavid VITALETél. : 04 77 91 57 [email protected]
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S E N P A R T E N A R I A T A V E C www.photonik.de
Le nuage de cendre de l’Eyjafjallajökull le 17 avril2010 avec, en médaillon, Fred Prata du NILUposant devant la nouvelle caméra pour cendresvolcaniques.
Agrandissement de la face d'entrée d’une fibreà cristal photonique.
Àpartir de l’été 2012, vingt Airbus A320vont utiliser le système norvégien de
détection AVOID , qui doit améliorer la sécu-rité en cas de survol de zones volcaniquesactives.Les particules de cendres peuvent rayer lesvitres du cockpit, endommager le fonctionne-ment des réacteurs, et ainsi grandement com-promettre la sécurité du vol. L’éruption du volcan islandais Eyjafjallajökull en avril 2010a causé des pertes financières allant de 1,5à 2,5 milliards d’euros (environ 150 millionsd’euros par jour), pour les compagniesaériennes concernées. La plupart des appa-reils étaient restés au sol par mesure de pré-caution.Avec sa caméra spéciale, le système AVOIDpourrait désormais changer la donne. Utilisa-ble de jour comme de nuit, il détermine la den-sité des particules présentes dans les nuages
de cendres, critère décisif pour d’éventuellesmanœuvres d’évitement. Deux caméras infra-rouge placées à la queue de l’avion, avertis-sent de la présence d’un nuage de cendresmême à une distance de 100 km, et permet-
tent ainsi au pilote de disposer de cinq à dixminutes pour évaluer le risque et réagir enconséquence.Il y a cinq ans déjà, l’australien Fred Prataavait eu l’idée d’une caméra pour cendres vol-caniques, mais le concept avait suscité peud’intérêt dans son pays. Ce n’est qu’auprèsde l’institut norvégien de recherche sur l’air(NILU), que Prata trouva le soutien nécessairepour son élaboration. Au début de l’année2011, le système de détection a été testé avecsuccès durant dix jours, lors de vols d’essaiautour des volcans italiens, l’Etna et le Strom-boli. La société Nicamia AS, spin-off du NILUsituée à Kjeller, a démarré la commercialisa-tion du système AVOID. La compagnieaérienne britannique Easyjet, en coopérationavec Airbus, en est le premier client et exploi-tera dès l’année prochaine les caméras pourcendres volcaniques.
Aéoronautique : une caméra pour avertir de la présence de cendres volcaniques
Le danois NKT Photonics, situé à Birkerødet pionnier des fibres à cristal photonique
(Photonic Crystal Fibers, PCF), a pour la pre-mière fois autorisé l’accès à une partie de sescompétences en PCF, par la concessiond’une licence sur son brevet. Les fibres à cris-tal photonique constituent aujourd’hui labase de nombreux produits comme le lasersupercontinuum, le laser pulsé à fibres dehaute performance ou le gyroscope optique.
Depuis plus de dix ans NKT fait avancer cettetechnologie, à l’origine développée par leschercheurs de l’université britannique de Bathet de l'IUT Danemark de la ville de Lyngby.Grâce à l’attribution de licences, son PDGJakob Skov souhaite désormais ouvrir la technique PCF à de nouvelles idées. À l’ave-nir par exemple, la société spécialisée enmicrocellules photoniques GLOphotonicsSAS, start-up située à Limoges et issue de
l’essaimage de l’université de Bath, devraitproduire et vendre des fibres remplies de gaz(HC-PCF).
NKT Photonics attribue des licences pourles fibres à cristal photonique
U ne procédure de prototypage rapide en cours de développement, au cours de
laquelle un laser durcit de manière ciblée unpolymère, permet désormais de réaliser desmicro et nanostructures 3D haute résolution,d’une hauteur allant jusqu’aux mm.L’entreprise Nanoscribe GmbH située àEggenstein-Leopoldshafen, a élaboré unetechnique visant à développer un système 3Dde lithographie laser Photonic Professional,et a déposé un brevet sous le nom de litho-graphie « dip-in » par laser (Dip-in Laserlitho-
grafie, DiLL). Le dispositif permet de produiredes structures tridimensionnelles de hauterésolution avec une résolution inférieure aumicromètre sur toute la hauteur d’impression– alors que les objectifs limitaient jusqu’à pré-sent la troisième dimension de telles structuresà environ 100 μm.Les structures cibles peuvent être facilementimportées et retravaillées dans des logicielsde CAO. Les applications vont de la biologiecellulaire à la fabrication rapide de micro-pièces.
Lithographie par laser « dip-in »
L’objectif plonge dans la photorésine, laquelle est dans le même temps utilisée comme fluided‘immersion..
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Les journées d’accueil des nouveaux recru-tés, les JEPHY 2012, sont organisées du
3 au 6 juin 2012 à Fréjus. Ce sont plus de 130 personnes, toutes appartenances con -fondues (CNRS, universités ou autres établis-sements) qui ont rejoint les laboratoires derecherche en physique en 2011.Dans le contexte actuel d’évolution du paysage de la recherche et du rapproche-ment du CNRS avec les universités, les JEPHYsont organisées par l’INP (Institut de Physique,CNRS) conjointement avec les sociétés sa -vantes qui représentent notre communauté : lasociété française de physique (SFP) et lasociété française d’optique (SFO). Le Conseilnational des universités est également associéà la conception et à l’animation de ces jour-
nées, avec des enseignants-chercheurs mem-bres du comité de pilotage des JEPHY.L’objectif commun des partenaires est de fédé-rer la communauté des nouveaux recrutés, dèsleur arrivée, en leur donnant un cadre de réfé-rence commun de la structuration et du fonc-tionnement des institutions d’appartenance eten apportant des éclairages sur des problé-matiques spécifiques rencontrés dans les labo-ratoires de physique.Le programme des journées est conçu demanière à associer étroitement les collèguesde la région d’accueil – INLN de Nice, Université de Nice ou réseau REPAIRE. Unsoutien important en matière d’organisationétant apporté par la délégation Côte d’Azurdu CNRS.
Ces journées bénéficient donc d’une visibilitéparticulière, de par leur caractère original etleur recouvrement national et thématique. Ellesseront largement relayées dans les médias duCNRS et de sociétés savantes : CNRS le Jour-nal, Relfets de la physique, Photoniques, sitesweb des partenaires… Les acteurs régionauxou locaux qui apporteraient leur soutien finan-cier à cette opération bénéficieraient de cettevisibilité et se verraient associer aux opéra-tions de promotion des JEPHY.
Journées d’accueil des nouveaux recrutésINP
L’INP représente environ 10 % du potentiel scientifique du CNRS et il a pour mission de faire avancer le front des connaissances dans la compréhension de la matière, du domaine des ondes et des interactions fondamentales dans quelque 75 laboratoires de recherche répartissur tout le territoire français. Dans le sud-est de la France, l’INP pilote 13 laboratoires répartis sur deux délégations régionales du CNRS, Côted’Azur et Provence-Corse, représentant quelque 800 agents. Ces agents sont aussi bien des personnels du CNRS que des personnels uni-versitaires : chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, techniciens.
R E C H E R C H E
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Avec la nouvelle génération de lasers Velocity™ proposée par New Focus, une marque deNewport Corporation, vous serez assurés de bénéficier de technologies lasers accordables lesplus évoluées au monde. Déjà reconnue pour leur précision, la gamme de laser Velocity pousseles performances encore plus loin, offrant une accordabilité continue du laser sur de vastesplages de longueurs d’ondes avec une excellente résolution, des largeurs de raies étroites etavec un faible niveau de bruit. Ces lasers conviennent parfaitement à une large variétéd’applications en spectroscopie, métrologie, télécommunications et recherche scientifique,entre autres.
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La société Resolution Spectra Systems,basée à Meylan dans la banlieue greno-
bloise, développe et commercialise des produits basés sur la technologie SWIFTS(Stationary-Wave Integrated Fourier Trans-form Spectrometer). Son premier produit,appelé Zoom Spectra, est un spectromètre quiconjugue haute résolution spectrale et lar-geur de bande de quelques nanomètres. Ilest basé sur le démonstrateur qui a reçu lePhoton d'Or 2011, lors de la Vitrine de l’in-novation du salon Opto. Resolution Spectra Systems a été fondée parChristophe Bonneville et Thierry Gonthiez,suite au projet SWIFTS 400-1000 qui a ras-semblé, de 2008 à 2011, deux universités,Grenoble et Troyes, deux entreprises, e2v etTeem Photonics, et Floralis, la cellule de trans-fert de technologie de l’Université Joseph Fourier (UJF). Resolution Spectra Systems estune spin-off de l’UJF, de Floralis et d’e2v.
Photon d’or, remis au spectromètre SWIFTS sur la Vitrine de l’innovation du salon Opto 2011.
Création de Resolution Spectra Systems
TECHNOLOGIE
Créée en 1962, la société Micro-Contrôle fête cette année ses 50 ans ! Aujourd’huimembre du groupe Newport, elle s’est développée autour de ses compétences en micro-positionnements, lui permettant de se positionner sur de nombreux marchés.
sins d’air intègrent, depuis 1997, des partiesmobiles en carbure de silicium. Aujourd’hui, lacroissance de la société repose sur la mise aupoint de systèmes complexes, souvent surmesure, notamment pour les synchrotrons, surla vente de composants spécifiques à de grosclients OEM et sur le développement de sys-tèmes robotisés, multiaxes, tels que les hexa-podes.
De nouveaux marchésCette nouvelle offre permet à Micro-Contrôlede se positionner sur de nouveaux marchés.Si la recherche, son marché historique, repré-sente encore un tiers de son activité, le secteurde la micro-électronique, avec par exemple lafabrication des composants électroniques ou des LED, atteint aujourd’hui aussi un tiers,
le dernier tiers se partageant entre le biomé-dical et les autres secteurs industriels, commel’automobile ou l’avionique. Au niveau géo-graphique, actuellement 60 % de la produc-tion part sur le marché européen, mais l’Asiereprésente un secteur en pleine expansion.
Un centre européen importantpour Newport
Acquise en 1991 par Newport, Micro-Contrôle est ainsi devenue un centre européenimportant pour le groupe. Avec ses 300 em -ployés, elle fabrique la totalité des compo-sants et systèmes de micro-positionnementmotorisés vendus par Newport, environ la moi-tié des composants manuels et l’ensemble destables optiques destinées au marché euro-péen. Micro-Contrôle assure aussi un rôle deplateforme logistique pour les composants etsystèmes Newport revendus dans les payseuropéens. Parallèlement, cette intégrationdans un groupe international lui a ouvert lesportes d’un réseau de distribution interna -tional, lui permettant aujourd’hui d’exporter90 % de sa fabrication.
50 ans de micro-positionnementMICRO-CONTRÔLE
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EN BREF
Laser2000 est le nouveau représentantde Alio Industries en France : la sociétédéveloppe des solutions de déplacementshaute précision, destinées aux lignes deproduction industrielles ou aux applica-tions scientifiques. Laser2000 signe égale-ment un contrat de distribution pour conso-lider son offre d’instruments de mesure dansle domaine de la colorimétrie, avec Premo-sys, qui conçoit et fabrique des colorimètrescompacts pour les marchés industriels.
Optoprim élargit sa gamme de pro-duits pour la spectroscopie IR, FTIR etRAMAN et propose avec InternationalCrystal Laboratories (ICL), une gammecomplète de cartes d'échantillonnage IR,des presses de laboratoire, des cellules àgaz, des cuvettes et des accessoires ATR.Optoprim signe également un accord dedistribution avec Mad City Labs, fabricantde système de nanopositionnement.
Le développement de systèmes à axes combinés tels que cet hexapode constitue un des axes de croissance de Micro-Contrôle.
Poursuivre le développementL’introduction régulière de nouvelles technolo-gies de micro-positionnement a tiré le dévelop-pement de Micro-Contrôle. Fondée autour dela fabrication de composants opto-méca-niques, elle a lancé quelques années plus tarddes composants motorisés, puis des compo-sants à coussins d’air, des systèmes multi-axeset des composants à moteurs piézoélec-triques. Parallèlement, les composants à cous-
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Le CFAI Loire proposera à la rentrée pro-chaine un BTS Génie Optique option Ins-
trumentale en apprentissage. Avec une capa-cité de 15 places et une alternance de deuxsemaines en formation et 2 semaines en entre-prise, cette ouverture ambitionne de répondreaux besoins des entreprises de la filièreoptique : entreprises productrices de systèmesoptiques, ou utilisatrices. Les apprentis serontà même d’intervenir en conception, réglageet maintenance. Les enseignements serontciblés en optique et l’instrumentation, électro-nique et informatique industrielle, étude desconstructions et analyse et mise en œuvre dessystèmes optiques. Thales Angénieux est par-tenaire de ce projet.
Option Instrumentation au CFAI Loire
Fabricant européen de détecteurs infra-rouge pour applications militaires, spa-
tiales et industrielles, Sofradir est classé en tête du marché des détecteurs infra-rouge MCT (mercure cadmium tellure) de2e génération destinés aux applicationsmilitaires, avec plus de 25 % de parts de marché en volume, selon « The WorldMarket for Military Infrared Imaging Detec-tors and Systems » (Maxtech International,inc. 2012). Sofradir a livré 5 000 détecteursinfrarouge en 2011, soit 600 de plus qu’en2010.
BTS
TDO Fibre optique, créée en avril 1986par Alain Oudet et Patrick Depretz, se
positionne à l'origine comme l'acteur fran-çais de la formation des industriels qui se lan-cent dans l’aventure fibre optique pour lescommunications. Au fil des années, la distri-bution de produits, la location, les recettes etcontre-recettes sur sites, le conseil et l'exper-tise viendront compléter la gamme des ser-vices et compétences de l’entreprise. Ledécès en octobre 2008 d'Alain Oudet em -
porté par un cancer à quelques pas de saretraite va conduire Patrick Depretz à cher-cher un repreneur, malheureusement sanssuccès. En octobre 2010, les associés deTDO Fibre optique ont voté une cessationd’activité volontaire au 31 décembre 2010,suivie d’une période de liquidation conven-tionnelle qui a trouvé son épilogue en décem-bre 2011. La fin d'une belle aventure, menéepar deux amis qui s'étaient rencontrés sur lesbancs de l'école…
Cessation d'activité pour TDO Fibre optique
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Sofradir en tête du marché des détecteurs infrarouge pourapplications militaires et spatiales
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EN BREFDésormais distribué en France par
Optophase (en parallèle avec la sociétéNT-MDT), Accurion (Halcyonics) pro-pose une offre de systèmes anti-vibrationallant de la table de petites dimensionsjusqu’au caisson acoustique, dotés d’unetechnologie « active » utilisant des détec-teurs piézoélectriques et des actuateursélectro-dynamiques.
La société allemande miCos a récem-ment rejoint le groupe PI (Physik Instru-mente GmbH & Co.KG). Spécialisé dansles systèmes de positionnement de pré -cision pouvant fonctionner à des videspoussés jusqu'à 10-11 hPa et intégrateurde solutions mé catronique, miCos devientPI miCos GmbH. PI France, filiale françaisedu Groupe PI, reprend la commerciali -sation des produits et solutions PI miCosdans l’hexagone.
SEDI Fibres Opti -ques, fondée en 1972et ATI Optique, fon-
dée en 1951, ont décidé de fusionnerleurs activités de développement de pro-duits intégrant des fibres optiques spécialesen créant une nouvelle structure : SEDI-ATIFibres Opti ques. Depuis plusieurs années,les deux entreprises, filiales d'une holdingcommune, fonctionnaient déjà en complé-mentarité − ATI Optique assurant la fabri-cation et la R&D, SEDI Fibres Optiques sechargeant du marketing et de la commer-cialisation. La nouvelle usine inaugurée en2011 a permis aux deux entreprises de serenforcer notamment dans le domainemédical.
Pléiades, le satellite d'observation de laTerre du Centre national d'études spatiales,a capturé ses premières images avec lescapteurs d'imagerie haute performance
e2v. Sélectionnés par Thales Alenia Spaceet Astrium pour le CNES, deux types decapteurs e2v, conçus pour l'acquisitiond'images panchromatiques et multispec-trales, équipent les instruments d'imagerieoptique haute résolution du satellite.
Optophase annonce un partenariat de distribution avec Biophotonic Solu-tions Inc. (BSI). Cette société américainefondée en 2003, propose une gammed’instruments pour la remise en forme defaisceau laser femtoseconde assistés parun logiciel de simulation dédié.
Le groupe Amplitude, spécialisé dansla conception et la fabrication de lasersultrabrefs destinés aux industriels (Ampli-tude Systèmes) et aux laboratoires derecherche (Amplitude Technologies), pré-voit pour l’exercice en cours un chiffre d’affaires supérieur à 25 M€, dont 90 %réalisés à l’export. La stratégie de dévelop-pement d’Amplitude repose aujourd’hui surl’élargissement des champs d’applicationdu laser femtoseconde et le renforcementde ses positions sur de nouveaux territoiresà fort potentiel tels que la Chine, avecnotamment l’entrée de Cathay Capital Private Equity au capital du groupe.
P hotline va doubler sa capacité de produc-tion de puces optiques produites par
wafer, en adoptant la technologie 4 poucesde diamètre des wafers ou substrats de nio-bate de lithium. Photline investit dans cettefilière en s'équipant d'un four multi-tubes hautetempérature et forte stabilité pour le traitementpar oxydation et diffusion métallique.
Photline se prépare à la technologie 4’’
3S Photonics relocalise en partie sa production de composants pour les
réseaux de télécommunications sous-marinsdans son usine de Nozay en Essonne. Cetterelocalisation vise à sécuriser la livraison deses produits « haute fiabilité » par une maîtriseet une gestion locales de la chaine de produc-tion. Pour l’implantation de cette nouvelleligne, 3S Photonics réaménage, dans sonusine de Nozay, 570 m² de locaux dont 350 m² de salles blanches, et a prévu de recru-ter 30 techniciens.
3S Photonics relocalise une partiede sa production
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P R I X & D I S T I N C T I O N S
Amplitude Systèmes reçoit un Prism Award
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Optiques LaserFibres OptiquesVideo/MicroscopesOptiques Laser IRComposants Electro-OptiquesBarreaux Laser/Cristaux
Optiques
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Optiques
Dans le cadre du salon Photonics West, les« Prism Awards » de l’innovation photonique
ont été remis le 25 janvier dernier. Amplitude Systèmes a été distingué dans lacatégorie « Lasers industriels », pour son laser à
fibre compact Satsuma. Ces lasers à fibre ultra-brefs offrent simultanément haute puissancemoyenne et énergie de sortie élevée, pour desapplications en chirurgie occulaire, fabricationd’instruments médicaux ou semiconducteurs.
Un Technical Achievement Award pour Angénieux
T hales Angénieux a reçu un TechnicalAchievement Award 2012 de la Society
of Camera Operators (SOC) pour sa gammede zooms portables Optimo 15-40, Optimo28-76, et Optimo 45-120, qui permettent denombreux styles de prise de vue. Cette récom-pense a été remise par Rodney Charters, ASCCSC, à Pierre Andurand – Président de ThalesAngénieux, à l’occasion de la Cérémonie desAwards 2012 de la SOC le 19 février à LosAngeles.
Lauréats 2012 du Prix Fibre de l’Innovation
Jeudi 2 février 2012 s’est déroulée la 4e édition du Prix Fibre de l’Innovation. Les
10 candidats nominés, tous représentantsd’une entreprise ou d’un laboratoire membred’Opticsvalley, ont présenté devant 300 spec-tateurs, en 3 minutes chrono, leur innovation.Le public a ensuite désigné chaque lauréat (undans la catégorie « Recherche », un dans lacatégorie « Entreprise »).Dans la catégorie « Recherche », c’est ThomasBerthelot, du CEA Saclay qui a remporté le trophée pour son projet « Microscope bio -logique à sonde locale » de microscope àrésolution atomique couvrant le diagnosticmédical personnalisé et l’analyse de l’environ-nement, par le développement d’une imagerierapide ultrasensible.
Dans la catégorie « Entreprise », c’est JordanMoser d’Amplitude Technologies qui a rem-porté le trophée pour son projet « SAPHIR ».SAPHIR vise au développement d’une plate-forme pour traiter les tumeurs par protonthéra-pie en collaboration avec LOA, CEA, ImagineOptic, IGR, CPO et Oseo.
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S R & D
Le Reservoir Computing (RC), approche cal-culatoire inspirée du calcul à réseaux de
neurones et de principes issus des sciencescognitives du cerveau a vu le jour au début desannées 2000 : il s'appuie sur la complexitédes réponses transitoires non linéaires de sys-tèmes dynamiques, lorsque ceux-ci sont exci-tés par des signaux représentant le problèmeà calculer. Alors que le RC a été exploré jus qu'à présentessentiellement aux niveaux théoriques etnumériques à partir d'architectures de typede réseau spatial de nœuds dynamiques, un consortium Européen (projet FP7 PHOCUS, dont FEMTO-ST/dépt. d'Opti queP.M. Duffieux de Besançon est partenaire) aproposé en 2011 une topologie originales'appuyant sur la complexité des dynamiquesnon linéaires à retard (L. Appeltant et al.,Nature Communications Vol. 468, pp. 1-6,Sept. 2011). L'institut FEMTO-ST, en collabo-ration avec l'université de Palma, la VUB deBruxelles et l'université de Santander, vient dedémontrer pour la première fois le potentielde cette approche en photonique, en traitant
des tests standards de reconnaissance vo -cale et de prédiction de séries temporelles :un travail publié dans la revue Optics Expressen janvier 2012 (L. Larger et al., OpticsExpress Vol. 20, pp. 3241-3249). Des performances de l'ordre de l'état de l'artnumérique ont été obtenues avec ce systèmephysique (taux d'erreur < 0,1 %), qui pourraitaussi offrir une grande rapidité de traitementgrâce à l'utilisation de composants de télé-communications optiques (plus d'un million demots par seconde en reconnaissance vocale).Une équipe concurrente (Univ. de Ghent etULB) a confirmé par la suite ces résultats (Y. Paquot et al., Scientific Reports, Vol. 2, p. 287, Feb. 2012), sur la base d'une implé-mentation photonique similaire, inspirée del'approche bisontine. Cette approche fondamentalement diffé-rente du calcul optique pourrait à terme consti-tuer une solution élégante et performante àde nombreux problèmes difficiles ou mêmeinsolubles avec les approches classiques detype « machine de Turing » (processeurs numé-riques).
Reservoir Computing et optoélectronique : vers une nouvelle approche du calcul optique
La Direction Générale de l’Armement(DGA) a accueilli quatre nouveaux mem-
bres dans le Club des partenaires acadé-miques de recherche Défense. L’École Natio-nale Supérieure de Techniques Avancées(ENSTA ParisTech), l’École polytechnique,Télécom ParisTech et l’Institut d'Optique
Graduate School rejoignent ainsi l’UniversitéEuropéenne de Bretagne et l’Université Pierreet Marie Curie. Ce Club regroupe les établissements d’ensei-gnement supérieur avec lesquels la DGA asigné des accords généraux de coopérationscientifique et technologique : dialogue,
échange de personnels, expertise, veille etconduite de projets communs avec le mondede la recherche académique. La DGA s’en-gage notamment à soutenir financièrement unquota minimum de thèses dans des domainesscientifiques d’intérêt déterminés au travers deces échanges.
Des ondes de choc produites par laser pour modéliser les champs magnétiques dans l’Univers
E n utilisant l’installation laser LULI2000 dulaboratoire LULI, une collaboration inter -
nationale de physiciens vient de reproduire en laboratoire, dans une onde de chocengendrée par laser, l’un des mécanismes quidonne naissance au champ magnétique desprotogalaxies (C.G. Gregori et al., Nature481, 2012, 480–483 ; DOI: 10.1038/
nature10747). Pour ce faire ils ont focalisé lefaisceau laser sur un fil de carbone placé dansun gaz d’hélium, où l’onde de choc asymé-trique créée par l’impulsion laser s’est ensuitepropagée. Ils ont alors pu mesurer les champsmagnétiques, au niveau du front de choc, pro-duits par effet de « batterie de Biermann »résultant du désalignement entre un fort gra-
dient de densité de matière et un gradient detempérature. Les astrophysiciens ont ensuiteramené, grâce à des lois de similitude, cesmesures à l’échelle astrophysique. Un travailqui ouvre de nouvelles perspectives permet-tant de reproduire, grâce aux lasers de hautesénergies, des phénomènes cosmologiquespour les étudier à l’échelle du laboratoire.
Des physiciens toulousains ont réalisé un miroir à atomes pour des ondes de
matière se propageant dans un guide à unedimension. Aujourd’hui, en refroidissant lesatomes par laser, les physiciens sont ca -pables de condenser un grand nombred’atomes dans une même onde quantique,nommée condensat de Bose-Einstein. Ilscanalisent ces ondes de matière dans desguides, analogues à ce que sont les fibresoptiques pour les ondes lumineuses. Pourmettre à profit ce guidage, ils cherchentmaintenant à développer l’équivalent desoutils associés aux fibres optiques et dispo-nibles pour l’optique guidée. C’est un deces éléments qu’ont réalisé les physiciens du Laboratoire Collisions Agrégats Réac -tivité (CNRS/Univ. Toulouse 3), dont le travail fait l’objet d’une publication dans la revue Physical Review Letters (DOI:10.1103/PhysRevLett.107.230401).
Un miroir à atomespour des ondes de matière guidées
La DGA étend son Club des partenaires académiques Défense à quatre écoles de ParisTech
[email protected]él. : 03 81 85 31 80
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Q uelques annonces remarquées au fildes stands… L’entreprise allemande
Keymile apportait, avec sa plateformeMileGate, une solution intéressante pourmigrer des solutions en cuivre vers les solu-tions en fibres FTTH. Alcatel-Lucent mettaiten avant la technologie G-PON, réseauoptique passif gigabitaire, à travers sarécente commande de l’opérateur mexi-cain Telmex pour lequel il déploiera, àMexico, un réseau large bande. Le SuisseHuber+Suhner présentait sa solution FITH(fiber in the home) basée sur une connec-tique et un boîtier destinés à l’équipementde l’habitation. Autre connectique opti -que avec la société italienne Camozzi qui
proposait des fiches optiques transpa-rentes et sans aucune partie métallique, etavec la société espagnole KeyFibre quiinsistait sur la facilité d’installation de sesconnecteurs KeyQuick. Côté logicielspour réseaux, Dynamic Design mettait àl’honneur ConnectMaster FTTx RapidNetwork Planner, plateforme logiciellepour l’automatisation de la conception etde la documentation de réseaux FTTx. Et,pour les logiciels des passerelles réseaupublic-habitation privée, plus connuessous le nom de « box », la suédoise Tilginvantait aux opérateurs sa nouvelle solutionHomeGateway HGA 2.2.
À noter que, pour la première fois, les distinctions FTTH Council Europe Awardsont été décernées. Dans la catégorie« Personnalité », cela fut pour Mme NeelieKroes, European commissioner digitalagenda, récompensée pour son implica-tion dans la promotion de l’accès Internetà haut et très haut débit qu’elle considèrecomme élément central du développe-ment économique de l’Europe. Dans lacatégorie « Opérateur », ce fut pour le nor-végien Altibox, distingué pour le fortdéploiement du FTTH en Norvège à tra-vers le système commercial de la franchiseimpliquant agences et partenaires.Prochain rendez-vous, pour la 10e édition,à Londres du 19 au 21 février 2013.
C O N F É R E N C E
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Conférence FTTH Jean-Michel MUR – Président du Club [email protected]
La 9e édition de la conférence européenne sur le FTTH (fiber to the home) s’est tenueà Munich du 14 au 16 février 2012. Malgré les conditions climatiques défavorables,ce fut un succès avec plus de 3 000 participants qui ont pu visiter une expositioncomptant près d’une centaine d’entreprises, et choisir parmi plus d’une centaine deconférences et d’études de cas. La preuve de l’intérêt que porte désormais le mondepolitique au développement des réseaux en fibres optiques est venue de l’ouverturede la conférence par une allocution de Christian Ude, le maire de la ville de Munich.
EUROPE 2012
Christian Ude, Lord maire de Munich, lors de laconférence introductive, a confirmé tout l'intérêtdes politiques pour le développement desréseaux en fibres optiques.
La 10e édition de la conférence européenne surle FTTH aura lieu à Londresdu 19 au 23 février 2013.
www.ftthcouncil.eu/ftth-conference
À NOTER
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Succès croissant pour BIOSLa conférence BIOS a rassemblé la commu-nauté scientifique de biophotonique autour de38 sessions parallèles et d’une exposition spé-cifique, précédant celle de Photonics West.Son succès toujours croissant en fait mainte-nant LA conférence de biophonique à laquelleil faut absolument assister, pour l’excellencescientifique des exposés présentés par lesmeilleurs spécialistes mondiaux, et pour le foi-sonnement d’idées novatrices qui en résultelors des discussions ou des sessions posters.
S’il est impossible de dresser un bilan scienti-fique exhaustif de cette conférence, on peutcependant en retenir quelques points forts.D’une part, on a vu progresser fortement lescontributions scientifiques sur des techniquestelles que l’endoscopie, l’ingénierie de frontd’onde ou l’holographie numérique. D’autrepart, beaucoup de groupes développent desapproches multimodales pour exploiter lescapacités complémentaires de plusieurs tech-nologies, voire intègrent différentes technolo-gies pour en dépasser les limitations.
Les organisateurs ont innové en organisant unconcours des meilleurs posters qui a récom-pensé quatre doctorants ou post-docs, dont unpost-doc français de l’École polytechnique,Gaël Latour, pour son travail d’imagerie SHGin vivo de la cornée.
OPTO couvre tout le spectre électromagnétique
Près de 1500 conférences se sont tenues ausein du colloque OPTO, consacré aux maté-riaux et composants optoélectroniques, y com-pris les lasers à semi-conducteurs et les LED.Au-delà des chiffres, l’édition 2012 d’OPTOa été marquée par l’élargissement des sujetstraités et a permis de parcourir le spectre de l’électromagnétisme sur une très largegamme : des sources LED dans l’ultra-violet auxsources et modulateurs d’ondes millimétriques,en passant par le visible des cellules photo -voltaïques, l’infrarouge des caméras ther-miques, ou encore le Terahertz pour l’imageriemédicale. Sources, composants optiques, dé -tecteurs, matériaux, systèmes et applications :aucun aspect n’a été laissé à l’abandon et lesparticipants ont ainsi pu élargir leur spectre deconnaissance. Comme toutes les grandesconférences internationales, OPTO a égale-ment été l’occasion de dialogues fructueux eta permis de nouer des contacts avec des col-laborateurs potentiels.
Comme chaque année, le congrès Photonics West, qui s’est tenu à San Francisco du 21 au 26 janvier 2012, a rassemblé de très nombreux chercheurs et industrielsautour de cinq grandes conférences : BIOS, LASE, OPTO, MOEMS-MEMS et GREENPHOTONICS. Voici ce qu’en ont retenu quelques participants français…
S A L O N S
Photonics WestMarie-Christine SCHANNE-KLEIN – École polytechniqueGrégory VINCENT – ONERAArnaud ZOUBIR – ALPhANOV
EPIC, European Photonics Industry Consortium, a demandé aux chercheurs et ingénieurs ducentre technologique ALPhANOV, de rédiger pour ses membres un rapport complet sur les confé-rences et l’exposition Photonics West. Nos contraintes de publication ne permettent pas de leciter in extenso, mais en voici trois courts extraits.Au niveau de l’exposition, des tables rondes ont donné une vision optimiste mais prudente surl’industrie du laser en 2012, avec la prévision d’un solide premier trimestre, suivi d’une croissanceà un seul chiffre pour le reste de l’année.La session plénière de la conférence LASE a fait intervenir un groupe impressionnant de confé-renciers présentant des perspectives intéressantes pour l’industrie photonique. Matthias Machnig,ministre de l’Économie, du Travail et de la technologie de l’État fédéral allemand de Thuringe,a notamment affirmé que « Le vert est vert », c’est-à-dire que les technologies vertes peuvent êtresource de revenus.La conférence MOEMS / MEMS a couvert les processus de micro- et nano-fabrication, les dis-positifs intégrés et leurs applications. Les techniques de fabrication à haute résolution, qui repré-sentent toujours un défi ont été largement abordées, notamment les techniques à base de laseret les progrès de la lithographie.
EPIC PROPOSE UN RAPPORT COMPLET
M icronora, le salon international desmicrotechniques, accueillera, lors de sa
prochaine édition, un zoom sur les technolo-gies laser et leurs applications industrielles.Situé au cœur du salon, sur une surface de400 m2, cet espace sera structuré en six ilôtsthématiques : Le laser pour les nuls ; Découpe,
perçage, marquage… du macro au micro ;Assemblage… du macro au micro ; Fabricationadditive… du macro au micro ; Métrologie etreconnaissance de forme ; Les produits de tousles jours fabriqués au laser. Chaque îlot pro-posera un état de l’art, des photos et vidéosainsi que plusieurs vitrines présentant des pro-
Zoom « laser » sur Micronoraduits du quotidien fabriqués à l’aide des tech-nologies laser. Le Club Laser et procédés, par-tenaire de Micronora, gère la mise en œuvrede ce zoom et organise, en parallèle, un standcollectif. Micronora aura lieu du 25 au 28 sep-tembre 2012 au Parc des Expositions Micro-polis à Besançon.
RETOUR SUR
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John Frederick William Herschel naît le7 mars 1792 à Slough, dans le comtédu Buckinghamshire, de l’union de
Mary Baldwin, fille d’un marchand pros-père, et du fameux William Herschel[1738-1822]. William est issu d’unefamille de musiciens allemands ; il a immi-gré à 19 ans en Angleterre comme gardehanovrien. Hautboïste de formation, com-positeur de métier, il est surtout passionnéd’astronomie, qu’il pratique tardivement etd’abord en amateur, avant d’inventer lascience stellaire : on lui doit notamment ladécouverte d’Uranus en 1781 et la pre-mière véritable carte de l’Univers. Mary,veuve Pitt, épouse William en secondesnoces, et le couple est déjà âgé à la nais-sance de John. Il sera leur seul enfant.
Une enfance studieuse
Le jeune garçon grandit dans la maisonde l’observatoire, un lieu magique près duchâteau de Windsor, dans une ambiancerare qui mêle ferveur religieuse, inspirationmusicale et effervescence scientifique.Enfant unique, John bénéficie de l’attentionéclairée de tous, et notamment de sa tanteCaroline Herschel, immigrée en 1772, quiseconde son père dans ses recherches et
fréquente assidûment l’observatoire. Elles’avère une tutrice exceptionnelle, initiantson neveu aux mystères de la physique etde la chimie.
Le moment venu, John ne parvient pasà se détacher de cet univers singulier et às’adapter à l’école. À huit ans, il fréquentel’école du Dr Gretton à Hitcham, puis lecollège d’Eton. Mais il est harcelé (sem-ble-t-il) par ses camarades et, au bout dequelques mois, sa mère décide de le retirerdu circuit scolaire. Dès lors, il étudie à domi-cile sous la houlette de Mr Rogers, qui luienseigne les mathématiques, et de sa tanteCaroline. Il se forge ainsi une solide culturescientifique et est admis au Collège St Johnde l’Université de Cambridge en 1809.
Il se lie d’amitié avec ses camarades depromotion Peacock [1791-1858] et Bab-bage [1792-1871], avec lesquels il fondeen 1813 l’Analytical Society. Ils ont l’ob-jectif d’introduire en Angleterre les outilsd’analyse développés en Europe conti-nentale, notamment la notation différen-tielle et le calcul intégral de d’Alembert,Leibniz et Lagrange.
Cette même année John, étudiant trèsactif et particulièrement fécond, est élu fellow de la Royal Society de Londres, et achève son cursus à Eton en senior
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O P T I C I E N S C É L È B R E S
PORT
RAIT
Riad [email protected]
Astronome illustre, mathématicien talentueux et chimiste doué, JohnFrederick William Herschel est connu pour ses contributions fondamentalesà la photographie, et son apport séminal sur le concept de PhilosophieNaturelle qui inspirera toute une génération de grands esprits britanniques,dont Darwin et Faraday.
John Frederick WilliamHerschel
Principales dates
kHz Solid State
High Energy YAG
Ultrafast Systems
Tunable Systems
oituloSresaLevitavonnrtsudnIdnaecneicSrof
smetsyStsafartlUemtosecond oscillators, terawatt system
179 nm - 22 μm tunable systems
smetsySGAYYAygrenEhgiHto 8 Joules
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Serving France for over 25 years
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7 mars 1792 – Naissance à Slough (Buckinghamshire, Angleterre)
1825 Médaille Lalande de l’Académie des Sciences de Paris
1830 Discourse on Natural Philosophy
1833 Royal Medal de la Royal Society
11 mai 1871 – Décès à Hawkhurst (Kent, Angleterre)
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wrangler (major de promotion). La voiesemble alors tracée vers les mathéma-tiques ; éventuellement en soutane, commele souhaite son père… Pourtant, Herscheldécide de se former au droit. Il dissoutl’Analytical Society, et s’inscrit à Londres.C’est une parenthèse surprenante, qui nelui convient guère à l’usage et qu’il refermefinalement au bout de 18 mois.
Vers l’astronomie
En 1815, il retourne à Cambridge, etaux mathématiques. Il obtient une bourseSmith, et est nommé fellow du Collège St John. Il publie quelques travaux mi -neurs, et surtout un livre sur les différencesfinies, récompensé par la Copley Medalde la Royal Society en 1821. Mais sonesprit en ébullition l’attire bien vite loin del’univers éthéré des mathématiques pures.
En 1816, il passe les mois d’été avecson père, alors âgé de 78 ans, à Slough.C’est une formation accélérée au métierdélicat d’astronome : il polit un miroir de 18 pouces et assemble son propretélescope, puis se perfectionne à l’obser-vation stellaire… Dès lors, plus ou moinsconsciemment, mais irrésistiblement, Johnse destine à l’astronomie.
Quelques années plus tard, abandon-nant ses autres activités, notamment destravaux en chimie qui s’avéreront 20 ansplus tard d’un intérêt fondamental pour lespremiers procédés photographiques, ilentreprend de poursuivre l’œuvre de sonpère. En effet celle-ci, bien que fécondeet originale, menace de s’éteindre fautede successeur. Endossant l’illustre cos-tume des Herschel, John s’implique lour-dement dans la création de l’AstronomicalSociety, qui voit enfin le jour en 1820 etdont il est élu vice-président.
Secondé de James South [1785-1867], il complète en 1824 le cataloguedes étoiles doubles initié par William,décédé en 1822. Ce travail considérableest couronné par la Médaille Lalande del’Académie des Sciences de Paris en1825, et par la Gold Medal de la RoyalAstronomical Society en 1826. Mais l’am-bition est ailleurs : il veut utiliser la paral-laxe des étoiles pour en déduire la dis-tance à la Terre. C’est une méthodeprometteuse et Herschel fait des avancées
considérables, récompensées par laRoyal Medal en 1833. Elle s’imposera en1838 avec les résultats spectaculairesobtenus par Bessel [1784-1846] sur laBinaire 61 de la constellation du Cygne.
Voyage en Afrique du Sud
Dans les années 1820, Herschelvoyage fréquemment en Europe Continen-tale, où il fait la connaissance d’Arago[1786-1853], Fraunhofer [1787-1826] ouLaplace [1749-1827], autant de rencon-tres qui façonnent son appréhension de lascience. Il s’investit également davantagedans la vie scientifique londonienne : il estnommé secrétaire de la Royal Society en1824 et en manque de peu la présidenceen 1831 ; il est élu président de l’Astrono-mical Society en 1827. En 1830, John Herschel publie son fameux traité, Dis-course on Natural Phi losophy, où il fondela méthode de l’investigation scientifique,qui inspirera Faraday [1791-1867], Darwin [1809-1882], et toute une géné-ration de grands esprits britanniques. Ilrédige ou fait insérer plusieurs mémoires etarticles dans des recueils et encyclopédies.Signalons en particulier son article On theTheory of Lightpublié en 1831, où il défendl’hypothèse d’une lumière ondulatoire.
Il épouse Margaret Brodie Stewart[1810–1884] en 1829 à Edimbourg. Ennovembre 1833, le couple s’embarqueavec leurs trois enfants (ils en aurontdouze) pour l’Afrique du Sud. John s’ins-talle au Royal Observatory du Cap deBonne-Espérance, fraîchement inauguréen 1828. Il souhaite étudier les objetscélestes qui ne sont pas observablesdepuis l’hémisphère Nord. Il met ainsi aupoint des techniques inédites de photomé-trie pour calibrer la clarté des étoiles, etpermettre une comparaison objectiveavec celles du ciel boréal.
La famille, qui se plaît dans sa résidencede Feldhausen, au pied de la Montagnede la Table, prolonge son séjour jusqu’en1838. Et Herschel multiplie les observa-tions, notamment celle de la comète deHalley lors de son passage en 1835. Il réu-nira l’ensemble de ses résultats en 1847dans le volumineux Cape Observations,qui lui vaut sa seconde Copley Medal dela Royal Society.
Photographie
À son retour en Angleterre, John Her-schel, qui a été anobli en 1831, est faitBaronnet de Slough du Comté de Bucking-hamshire lors du couronnement de laReine Victoria en juin 1838. En janvier1839, il découvre fortuitement les travauxde Daguerre [1787-1851] sur la photo-graphie, un art et une science qui se sontdéveloppés pendant son absence d’Eu-rope. S’inspirant de ses premiers travauxen chimie, il mène rapidement ses propresexpériences et invente la technique de fixa-tion (par le désormais classique hyposulfitede sodium) des images sur leur support.
Les honneurs, de même que les charges,s’accumulent. Il est nommé recteur duMarischal College d’Aberdeen en 1842.Il est élu à l’Académie Royale de Suèdeen 1836, et membre associé de l’Acadé-mie des Sciences de Paris en 1855, au fau-teuil de Gauss [1777-1855]. En 1850,Herschel accepte la prestigieuse, maislourde fonction de Master of the Mint (lit-téralement, maître de la monnaie), quiexige des déplacements fréquents danstout le royaume et des tractations finan-cières et politiques qui l’épuisent. Il endémissionne en 1855 pour raison de santéet se retire à Collingwood, sa résidenceprès de Hawkhurst dans le Kent. Pourautant il reste très actif, et publie en 1864un catalogue général des nébuleuses etdes amas, qui est une compilation de sespropres observations et de celles de sonpère William.
Il s’éteint le 11 mai 1871, à l’âge de 79 ans. Il est inhumé à l’Abbaye de West-minster, à proximité du caveau qui abriteles restes de Newton [1642-1727]. En rai-son de sa vaste activité intellectuelle etpédagogique, et de ses contributions ori-ginales et fécondes en astronomie, mathé-matiques et photographie, il est reconnu ettoujours célébré en Angleterre commel’une des grandes figures scientifiques deson temps, à l’instar de Laplace en France.
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G. Buttman, “The Shadow of the Telescope: A Bio-graphy of John Herschel” (Lutterworth Press).
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L’export : une préoccupation immédiate
Loin du schéma qui consiste à se déve-lopper d’abord sur son marché intérieuravant de songer à exporter une partie de sa production, les PME en optique photonique intègrent en général dès ledémarrage de leur activité la nécessitéd’exporter. La société Auréa, spécialiséedans l’instrumentation scientifique, a ainsiréalisé 75 % de son premier chiffre d’af-faires à l’étranger. Et le pourcentage réa-lisé hors de nos frontières représente trèssouvent une part très significative : 50 %
de façon régulière depuis 10 ans pourMicrocertec, plus de 70 % pour CristalLaser, jusqu’à 95 % pour 3S Photonics, leschiffres montrent bien la nécessité d’expor-ter pour se développer.
Des pays très variés
À côté des pays qui apparaissent trèsnaturels, comme les pays européens et lesÉtats-Unis, les PME françaises se dévelop-pent aussi beaucoup sur les marchés asia-tiques : Japon, Corée et Chine. Certainesd’entre elles abordent néanmoins des mar-
chés moins immédiats. ES Technology,société spécialisée dans les lasers indus-triels, a ainsi choisi les pays du Maghreb,la Turquie et l’Inde, pays dans lesquels laconcurrence, allemande notamment, estmoins présente. Les pays du Maghreb sont aussi parmi les premières ciblesd’Ivéa, qui a développé une instrumenta-tion basée sur la technologie LIBS. Lasociété Microcertec a quant à elle décidéde se développer en partie en Israël et enRussie. À noter que, pour les entreprisesayant participé à notre enquête, les grandsabsents semblent être pour l’instant lespays d’Amérique du Sud.
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De nombreuses PME françaises en optique photonique sont positionnées sur des marchés dits « de niche » et sontdonc conduites naturellement à exporter une grande partie de leur production. Mais comment aborder cesmarchés parfois lointains quand on ne compte que quelques dizaines de salariés ? Quelles stratégies mettre enplace ? Sur quels soutiens s’appuyer ? Quelques dirigeants d’entreprises ont accepté de répondre à nos questionset de partager ainsi leur expérience.
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Mettre en place un réseau de distributeurs
La plupart des entreprises s’appuient surdes distributeurs locaux, ne serait-ce quepour assurer, à un coût raisonnable, uneprésence régulière. Parallèlement, celapermet aussi de s’adapter aux fonctionne-ments propres à chaque pays, notammentdans ceux où la culture est très différentede la nôtre. Comme le souligne JérômePrieur, d’Auréa Technology : « L’un desavantages des ventes indirectes est pre -
mièrement d’appréhender un marchéétranger à distance, de réaliser des éco-nomies et de limiter les risques financiers.Notre réseau de distributeurs nous permetd’adresser un marché dans la languelocale, de s’appuyer sur un réseau decontacts professionnels existants et debénéficier de compétences techniques sup-plémentaires ». Mais animer un tel réseaunécessite de pouvoir l’alimenter en sup-ports marketing, de l’accompagner auprèsdes grands comptes et de lui as surer, avec
une bonne réactivité, soutien technique etcommercial. Nathalie Mayer, responsa-ble communication d’ES Technology, lereconnaît : « Travailler à l’export n’est pastoujours évident. Le plus difficile, est sansdoute de réussir à construire un réseau dedistributeurs compétents et motivés ».
Envoyer quelqu’un sur place
Pour certains pays stratégiques, uneprésence directe permet une implicationde tous les instants. Cette force propre àl’entreprise peut intervenir à la place dedistributeurs ou assurer aux représentantslocaux le soutien dont ils ont besoin.C’est ce qu’a mis en place par exemple3S Photonics qui combine dans plusieurspays force de vente propre et réseaulocal. De son côté, Auréa Technology achoisi d’avoir un service de vente directeaux États-Unis. Pour Microcertec, le choixs’est porté sur un VIE pour le marché alle-mand et Cristal Laser, quant à elle, traiteen direct uniquement le marché euro-péen. Dans tous les cas, comme le sou-ligne Hervé Albrecht de Cristal Laser : « Il n’est souvent pas possible de démar-cher de France les clients potentiels de lamême façon que lorsqu’on est sur placepour un certain nombre de raisons : dé -calage horaire, langue, habitudes com-merciales, relationnel… »
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Les pavillons français organisés ou soutenus par Ubifrance sur les principaux salons professionnelsoffrent une meilleure visibilité aux PME.
Microcertec, chaque entreprise reconnaîtl’importance de la démarche à l’exportpour conforter son positionnement. EtHervé Albrecht de Cristal Laser souligne :« Travailler à l’export constitue néanmoinsune expérience dont on peut tirer profitpour le marché domestique mais aussi parrapport à la concurrence ».
…malgré les difficultés
Comme toutes les entreprises, les PMEen optique photonique subissent lescontrecoups de l’économie mondiale.Ainsi Auréa a enregistré une forte crois-sance des commandes en provenancedes États-Unis au dernier trimestre de l’an-née 2011 et une forte baisse des com-mandes en provenance du Japon après lacatastrophe de Fukushima en mars 2011.Quant à Microcertec, Alain Charbonnierreconnaît que « la baisse du dollar nenous aide pas ». Elles ont aussi souvent dumal, comme les PME françaises d’autressecteurs d’activité, à entrer sur des mar-chés où le prix est primordial, comme parexemple le marché des télécommunica-tions sur lequel se positionne 3S Photo-nics. Et bien sûr, il leur faut aussi appré-hender les habitudes et démarchesadministratives propres à chaque pays.C’est peut-être pour cela que les payseuropéens restent souvent la premièredestination envisagée.
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Partager des bureaux
La difficulté principale que peut rencon-trer une force de vente sur un territoire àl’étranger est l’isolement. Une des solutionssouvent choisie par les PME est le partagede bureaux. Ainsi, Amplitude Technologieset Imagine Optic ont rassemblé leurs com-merciaux américains dans un site communà Boston. Actuellement, Eolite Systems etEdit Laser installent au même endroit leurscommerciaux et supports techniques pourle marché chinois. Enfin, toujours sur le mar-ché chinois, un pôle optique français,Pythagore, s’est monté voilà maintenantune grosse année et les premiers résultatssont au rendez-vous (voir encadré).
Être présent régulièrement
Pour Alain Charbonnier de Microcertec« Pour réussir, il faut avoir une stratégie deprésence régulière, de différenciation, desuivi systématique» et Hervé Albrecht deCristal Laser confirme : « C’est un travail delongue haleine qui nécessite un investisse-ment assez important pour des retombéesqui ne sont pas garanties et qui peuventmême prendre plusieurs années ». Ontouche là un point crucial de la démarcheà l’export : bien cerner sa cible, détermineravec précision les moyens et les étapes,être persévérant et assurer auprès de ses futurs clients une présence régulière.Cette présence peut se faire bien sûr viales salons, mais aussi par un site Internetmis à jour régulièrement, l’envoi d’infor-mations souvent par mail et bien sûr desvisites suffisamment fréquentes. Notons àce propos la démarche originale de lasociété Hamamatsu qui peut être unexemple pour les PME françaises : la miseen place après un salon d’un site Internetdédié regroupant les produits présentéslors du salon, offrant ainsi aux internautesla possibilité d’une visite virtuelle.
S’appuyer sur les aides existantes
Que l’on ne s’y trompe pas, mettre enplace une démarche à l’export est un tra-vail long et souvent coûteux, en frais directset en personnel. Plusieurs organismes sont
chargés d’apporter leur aide aux PME.Les pavillons français organisés ou soute-nus par Ubifrance sur les principauxsalons professionnels sont fréquentés pardes PME de plus en plus nombreuses.Parallèlement les assurances export pro-posées par la COFACE sont une aide précieuse pour limiter les risques finan-ciers. Notons aussi le soutien de nom-breux Conseils régionaux qui soutiennentles démarches à l’export des PME. Les mis-sions collectives sont aussi, un moyen demieux connaître un pays avant de lancerune démarche structurée.
Des résultats prometteurs…
Jérôme Prieur ne cache pas sa satisfac-tion : « Pour Auréa Technology, les résultatssont très positifs : chaque salon nous rap-porte au moins un nouveau client avec unecommande ferme dans les trois mois ». Deson côté, Jean-François Pelon d’Ivéa estravi de sa participation à Pythagore : « EnChine, l’appartenance à un cluster d’en-treprises françaises de l’opti que nous per-met d’avoir une meilleure visibilité sur les salons ». Car les résultats sont souvent prometteurs : signature de contrats de four-nisseurs stratégiques pour des grandscomptes en Asie et en Europe pour3S Photonics, dépôt d’un projet collabo-ratif Franco-Chinois pour Ivéa, pénétrationdes marchés canadiens et israéliens pour Ph
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Pythagore, une expérience originale
Lancé à l’automne 2010, le pôle optiquefrançais Pythagore regroupe sur Shanghaides PME françaises en optique photonique.Bureaux communs, communication collec-tive, pavillons français sur les salons en par-tenariat avec Ubifrance, présence complé-mentaire à Wuhan en collaboration avec lepôle bordelais Route des Lasers, accompa-gnement individuel de chaque PME, accueildes permanents français ou chinois, tout estmis en œuvre pour aider les dirigeants àappréhender toutes les ficelles du marchéchinois et à identifier et démarcher les clientsclés. Les premiers résultats sont encoura-geants : accords de distribution signés pourIvéa, installation d’un laboratoire de réfé-
rence pour Quantel, signatures de contratsavec des universités pour Amplitude Techno-logies.
Pythagore permet aux PME françaises de l’opti quephotonique de bénéficier de locaux communs àShanghai.
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Daniel ROUAN − LESIA (Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation pour l'astrophysique), Unité mixte CNRS / Observatoire de Paris / Université Paris-Diderot / UPMC
La communauté des astronomes a récemment fêté le quadri-centenaire de ce qui doit bien être considéré commela première mise en œuvre d'un instrument d'observation en astronomie. C'est en effet en 1609 que Galilée,pointant sa lunette vers les planètes du système solaire, puis vers la Voie lactée, faisait au moins cinq découvertescruciales qui ouvrirent la voie à l'astrophysique moderne et modifièrent profondément la vision de l'humanité quantà sa place dans l'Univers.Jusqu'au milieu du vingtième siècle, les progrès portèrent essentiellement sur la taille des collecteurs etl'introduction de la spectroscopie et de la photographie, en se limitant au seul domaine spectral du visible. C'estl'avènement de l'ère spatiale et l'héritage du radar, développé durant la seconde guerre mondiale, qui ouvrirentlargement les fenêtres sur les autres domaines du spectre électromagnétique en offrant à l'astronome de remplacersa modeste octave du visible par un clavier qui en comporte pas moins de 70, si on considère qu'il va des rayonsgamma de quelques TeV jusqu'aux ondes radio hectométriques !En se limitant au domaine, plus familier aux lecteurs de Photoniques, du visible et de l'infrarouge proche, cet articlese propose de faire un survol des enjeux qui guident aujourd'hui le développement de l'instrumentation pourrépondre aux besoins de l'astrophysique et sur les tendances qui se font jour, en examinant trois branches : les collecteurs, l'imagerie et la spectroscopie.
Enjeux et avancées de l'instrumentationoptique pour l'astronomie
Les besoins des astrophysiciens
Des mots et des concepts aux réso-nances un peu étranges, comme énergienoire et matière sombre, assemblage dela masse des galaxies, caractérisation desplanètes extrasolaires et recherche de la vie, formation des protoétoiles, phy-sique des objets ultra-denses, donnent unaperçu des thèmes de recherche parmi les plus en pointe auxquels les astrophy-siciens se consacrent aujourd’hui. Unerecherche où l’observation est cruciale,car l’astronome est bel et bien tributairede la collecte de ces signaux que nousenvoie l’Univers : il ne peut prétendrecomme son collègue physicien de labo-ratoire, à expérimenter sur les objets del’Univers puis observer leur réponse à ses stimuli. La seule exception notableconcerne les corps du système solaire quifont bel et bien maintenant l’objet d’expé-rimentations, si l’on pense par exemple
aux rovers martiens qui sont équipés pour gratter le sol et l’analyser chimique-ment et physiquement.
Dans le cycle répété observation/ana-lyse/théorie/prédiction, il ne fait guèrede doute que c’est l’observation qui a étéle plus souvent la source principale dansle bouleversement des idées, et ce n’estpas tout à fait un hasard si deux seulementparmi les 18 lauréats d’un prix Nobel dephysique en lien avec l’astronomie, sontde purs théoriciens, les autres devant leur reconnaissance à des découvertesobservationnelles. La décennie récentene fait pas exception : l’accélération del’expansion de l’Univers ou la découvertede planètes extrasolaires très proches de leur étoile sont deux exemples carac-téristiques dans lesquels des idées pré-conçues ont été bousculées.
À côté de l’indispensable collecteur de photons, le télescope, le traditionnelcouple d’instruments de l’observateur est
constitué de l’imageur et du spectro-graphe. Le premier permet bien souvent la phase préliminaire de la découverte,puis de préciser structure et morphologiedes objets, tandis que le second permetd’aborder la richesse de la physique d’unastre en donnant accès à des grandeursaussi diverses que sa vitesse et la distribu-tion de vitesse de ses composantes, sacomposition atomique ou moléculaire,l’état de cette matière − ionisé, atomique,moléculaire, solide, gazeuse −, sa tempé-rature, sa densité, sa pression, l’intensité et la direction du champ magnétique quile baigne.
Quelles ont été les avancées majeuresdans ces différents domaines de la col-lecte, de l’imagerie et de la spectroscopie ?
En fait si on considère les quatre para-mètres de base d’un instrument : pouvoircollecteur, champ, résolution angulaire etrésolution spectrale, on se rend comptequ’un grand nombre des progrès récents
ont été le résultat d’une combinaison degains simultanés en performance de plu-sieurs de ces paramètres. Les astronomessont devenus en effet de plus en plus exi-geants en réclamant, par exemple, laspectroscopie dans un grand champet/ou en tous points d’un objet étendu, dupouvoir collecteur ET du champ, commesi la barrière de l’étendue optique étaitélastique, de la haute résolution angulaireET du champ, etc…
La collecte des photons
Dans le domaine des grands collec-teurs, la course au gigantisme symboliséepar les télescopes de la classe 8-10 mètres de la précédente décennie,dont la solution pour le primaire est baséesoit sur la combinaison monolithique /optique active (VLT européen), soit sur la segmentation (Keck américain), estrelancée avec des projets qui franchissentdésormais la barrière des 30 mètres dediamètre. Les deux projets majeurs de la communauté, très avancés aujourd’huimême si leur financement n’est pas encoreconsolidé, soit reprennent un conceptéprouvé comme c’est le cas pour le TMTaméricain, de fait une copie mise à l’échel -le du Keck télescope et de son primairesegmenté, soit tablent sur une conceptionoptique plus ambitieuse mettant en jeujusqu’à 5 miroirs actifs, dont un adaptatif,dans le cas du projet européen du E-ELTde 38 mètres de diamètre [1]. Les avan-cées majeures pour ces projets ambitieuxsont probablement à rechercher dans ledomaine de la réalisation des miroirsasphériques et des miroirs actifs et adap-tatifs, avec par exemple le polissage souscontrainte de composants optiques detrès grande dimension, une technique oùla région marseillaise a une jolie carte
à jouer [2]. La mise en phase de tous lessegments du miroir primaire est égalementun enjeu d’importance puisque la limite de diffraction (25 nano-radians pour untélescope de 38 mètres !) est l’une desspécifications majeures, inatteignablesans un parfait phasage optique.
Dans un autre registre, la recherche dutrès grand champ combiné à une largesurface collectrice est devenue un autretype des combinaisons d’exigences men-tionnées plus haut. Cette demande dé -coule d’une évolution qui a vu l’astrono-mie statistique s’imposer comme unélément clef de l’astronomie moderne :elle s’appuie sur la considération que larecherche d’objets très rares comme lanaine brune ou d’effets très ténus commeun cisaillement cosmique (voir encadréDéfinitions) ne peut être faite qu’en consi-dérant des échantillons contenant un très grand nombre d’objets (étoiles ougalaxies), d’où le besoin d’un très grandchamp. Cette spécification a par exempleconduit à une combinaison optique aussiélaborée que celle du Large Synoptic Sur-vey Telescope (LSST) qui, avec trois miroirsdont un monolithique primaire/tertiaire de8,4 mètres et une combinaison dioptriquede 3 lentilles, fournit un champ impression-nant de 3,5° (figure 1 ; voir aussi [3]). Onnotera que d’autres solutions originalespour le très grand champ combiné à la grande surface sont à l’étude, maisavec une spécification de qualité d’imagebien plus réduite, car elles sont en fait destinées à des télescopes très particu-liers. Ce sont ceux qui cherchent à détec-ter la fugace lumière Cerenkov émise parles gerbes de particules relativistes pro-duites par les rayons gamma arrivant dansla haute atmosphère de la Terre. Un desconcepts est ainsi basé sur le schémaSchwarzschild-Couder qui met en jeudeux miroirs, tous deux asphériques mais
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DéfinitionsNaine brune. Une naine brune est une étoile ratée, ou plus précisément une étoile de masse suffisammentfaible pour que les réactions nucléaires ne puissent s'allumer en son cœur ; elle rayonne cependant suffisamment d'énergie (qui provient de la contraction gravitationnelle) pour se distinguer d'une planètede plus petite masse.
Cisaillement cosmique. Le cisaillement cosmique est la très légère déformation apparente de l'imaged'une galaxie sous l'effet de lentille gravitationnelle produit par la masse invisible (d'où le qualificatif dematière noire) et de nature inconnue, qui peuple sous forme de grands halos 85 % de l'Univers.
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heureusement d’une qualité de surfacepeu exigeante car il s’agit au final d’ob-tenir de grands entonnoirs à lumière allantjusqu’à la vingtaine de mètres de diamè-tre, mais dotés d’un très grand champ.
Imagerie
Depuis la planétologie jusqu’à la miseen évidence de gigantesques structuresen filaments ou en feuillet dans l’Univers,l’image a joué un rôle majeur en astrono-mie. Améliorer la qualité de cette imagedemeure un moteur puissant de la recher -che instrumentale. Aujourd’hui la quête dela plus haute résolution angulaire coupléeà la plus grande dynamique est un deschamps les plus porteurs. En particulier,l’optique adaptative a bouleversé le paysage : on a d’ailleurs fêté il y a peules 20 ans de la première image corrigéeen temps réel de la turbulence atmosphé-rique, obtenue par une équipe franco-européenne à l’Observatoire de HauteProvence. Afin de pouvoir répondre auxrequêtes des astronomes, l’optique adap-tative s’est désormais éclatée en un arbre
aux branches multiples et aux nomsétranges comme MOAO, MCAO,GLAO, XAO qui traduisent les besoins enimagerie multi-objets, en imagerie grandchamp, en imagerie à très grand rapportde Strehl (correction extrême), sansoublier la spectro-imagerie. Cela a donnélieu à toute une famille de solutions (voirl’article de Gérard Rousset et coll. dans ce numéro) utilisant des combinaisonsd’étoiles artificielles, obtenues par un tirlaser sur la couche de sodium atmosphé-rique à 80 km d’altitude, ou naturelles etemployant des miroirs déformables multi-ples pour corriger tout le volume turbulentqui devient immense, compte tenu de lataille toujours croissante des télescopes.Le concept de correction en boucleouverte pour la MOAO est l’un des der-niers avatars apparus et sans doute l’undes plus prometteurs.
L’introduction des micro-miroirs défor-mables basés sur des MOEMS (MicroOpto Electro Mechanical Systems) estune autre facette de l’évolution actuelle :elle ne fera que se renforcer.
Le développement de caméras sensi-bles ultra-rapides pour l’analyse en temps
réel du front d’onde traduit un autre desbesoins de la haute résolution angulaire :aussi la belle réussite de la caméra euro-péenne Ocam, capable de prendre1500 images/s est-elle à saluer [4].
L’interférométrie longue base à plu-sieurs télescopes, une autre voie pouraccéder à la très haute résolution angu-laire, n’a cessé d’affirmer sa place endevenant maintenant une technique soli-dement établie, à la production scienti-fique en très forte croissance. Le VLTI (VeryLarge Telescope Interferometer) euro-péen en est certainement l’exemple le plusmarquant : permettant la recombinaisoncohérente des 4 télescopes de 8 mètresdu VLT et de 4 télescopes mobiles de1,80 mètre, il s’appuie en particulier surla mise au point de nouvelles techniquesen matière de recombinaison des fais-ceaux utilisant les fibres optiques mono-modes ou l’optique planaire intégrée.L’article de Pierre Kern et Jean-Baptiste LeBouquin dans ce même numéro détailleces avancées récentes.
Très liée à la haute résolution angulaire,l’imagerie à très haute dynamique est unautre domaine où la recherche est parti-culièrement active car elle est motivée parune thématique en développement expo-nentiel, celui de la détection directe desexoplanètes, un enjeu extrêmement com-pétitif. Malgré les difficultés immenses (uncontraste allant de dix mille à dix milliardsentre l’éclat de la planète et celui de sonétoile et une distance angulaire entre lesdeux très largement sub-arcseconde),cette motivation a suscité depuis le débutde ce siècle une explosion de conceptspour masquer au mieux la lumière del’étoile sans atténuer celle de la planète.On a affaire aujourd’hui à tout un bes-tiaire de combinaisons de masques pupil-laires et focaux, qu’ils soient de phase ou d’amplitude (voir l’exemple de lafigure 2) ; les améliorations des perfor-mances en laboratoire puis sur télescopeont suivi de façon spectaculaire et desréjections de plusieurs dizaines de mil-lions sont obtenues en laboratoire. L’arti-cle d’Alexis Carlotti dans ce mêmenuméro détaille ce sujet, aussi suffit-il dedire que l’ère de la détection directe desexoplanètes, qui vient de commenceravec les premiers résultats obtenus en
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Figure 1. Le projet américain du LSST (Large Synoptic Survey Telescope) possède une configurationoptique originale pour atteindre l’objectif d’une grande surface (primaire de 8,4 mètres de diamètre)et d’un très grand champ (3,5°). Cette vue d’artiste, qui fait abstraction des montures, montre en particulierl’impressionnant ensemble monolithique des miroirs concentriques M1 et M3, le miroir M2 de 4 mètreset le groupe final de lentilles qui alimente la caméra de 3,5 Gigapixels.
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2009 (figure 3), sera probablement trèsproductive dans la décennie qui vientgrâce à des instruments complètementdédiés, comme SPHERE sur le VLT.
En ce qui concerne les caméras d’ima-gerie classique, l’amélioration des cap-teurs photoniques est aussi un enjeu detaille, c’est le cas de le dire puisque lesbesoins en imagerie grand champ ontréclamé des plans focaux de plus en plusgrands où le milliard de pixels devient larègle (3,5 Gigapixels pour la caméra quiéquipera le Large Synoptic Survey Teles-cope), mettant en jeu des dizaines deCCD amincis, fortement multiplexés etaboutés. Le domaine infrarouge n’est pasen reste et l’étape du megapixel atteinte
depuis quelques années, par exempleavec la caméra WIRCAM au télescopede 3,6 mètres CFHT, augure bien decelles à venir dans lesquelles des caméras256 fois plus grandes, en général de tech-nologie MOS-MCT (mercure cadmiumtellure − HgCdTe), sont désormais envisa-gées pour les ELT.
Spectroscopie
Au cours de la décennie précédente,des solutions originales ont été apportéesaux exigences des astronomes par les différentes variantes de spectrographesmulti-objets et celles encore plus diverses
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En haut, image d’une larve de drosophile en microscopie THG non-corrigée. En bas, image du même échantillon corrigée avec l’optique adaptative.Images de E. Beaurepaire, D. Débarre etN. Olivier, Ecole Polytechnique, LOB
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Figure 2. Le schéma supérieur décrit le principe de fonctionnement du coronographe à masque de phasequatre quadrants (ou 4QPM pour 4 Quadrants Phase Mask). Il est basé sur un composant comportantquatre lames transparentes disposées en quadrants. Deux des lames opposées par la diagonale pré-sentent une sur-épaisseur égale à /(n−1) et introduisent donc un déphasage de π par rapport aux deuxautres lames. Si l’image d’une étoile, avec un rapport de Strehl élevé, est formée exactement au centredu composant, alors les interférences destructives vont produire une image pupillaire possédant un disquenoir de la taille de la pupille d’entrée, la lumière étant rejetée totalement à l’extérieur de ce disque. Ilsuffit de masquer par un diaphragme physique cette zone périphérique pour bloquer la lumière de l’étoile.Un compagnon de l’étoile, comme une planète, du fait de sa position excentrée sur le composant n’estque très peu affecté par l’effet d’interférences destructives et son image se reforme normalement. Lestrois images de la partie inférieure illustrent une solution d’achromatisation basée sur des lames demi-ondes achromatiques, et sa réalisation pour l’instrument SPHERE du VLT. Ces développements sont menésau LESIA (Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation pour l’astrophysique).
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de spectrographes dits « intégral dechamp ». Dans le premier cas, la compé-tition entre le mode multi-fentes où unemince plaque métallique placée au planfocal est préalablement ciselée par defines fentes grâce à un laser de puissance,et le mode à fibres optiques, où les têtesde fibres sont positionnées par un robotsur une plaque aimantée, s’est soldée par
un match nul. Plus précisément, chaquesolution a trouvé sa niche, la première sespécialisant sur la spectroscopie basserésolution (R = 200−2000) d’objets fai-bles comme les galaxies distantes, tandisque la solution à fibres s’est consacrée à la spectroscopie plus résolvante (typi-quement R = 10 000−30 000) et s’estadjoint une capacité de spectroscopie
intégrale de champ en regroupant enpaquets une vingtaine de fibres dont lestêtes sont disposées au foyer d’un petitréseau de microlentilles. Les instrumentsVIMOS et GIRAFFE du VLT européen sont de bonnes illustrations de ces deuxconcepts.
L’espace n’est pas en reste pour ce quiest de l’innovation en matière de spectro-scopie multi-objets et on se doit de citer lasolution adoptée dans l’instrument NIRS-PEC qui équipera le James Webb SpaceTelescope de 6,50 mètres de diamètre(lancement en 2018) dans lequel c’est unMOEMS comportant quelques milliersde micro-obturateurs, chacun fin commeun cheveu, qui réalise la fonction d’isolerles portions de ciel qui seront analyséesspectroscopiquement.
La solution du paquet compact de fibrespour réaliser la spectroscopie en toutpoint d’un objet étendu n’est pas la seule.Parmi les autres solutions mises en œuvre,on mentionnera l’avènement du dissec-teur d’image à l’optique particulièrementdélicate à réaliser où un miroir à facettes,placé au plan focal du télescope, estusiné avec précision pour que chacunede ses cellules redirige la lumière de laportion d’image qu’elle échantillonne,vers une section de la fente d’entrée duspectrographe. Ce concept démontrédans l’instrument SINFONI du VLT estégalement à la base de l’impressionnantspectrographe MUSE bientôt en servicesur le même VLT (figure 4) et du probablefutur instrument HARMONI de l’E-ELT.
Dans le domaine de la très haute réso-lution spectrale (R > 80 000), requise enparticulier pour la détection des exopla-nètes par la méthode des vitesses ra -diales, les progrès récents se sont concen-trés sur la stabilité de l’instrument, pasvraiment sur l’optique, à l’exception toute-fois de la révolution apportée par lesréseaux de phase holographiques envolume (VPH) dont le gain en efficacité est incontestable. Pour l’avenir, le besoinen stabilité ne cessant de se renforcer, lerenouveau passe par l’introduction dansle dispositif d’une des conquêtes récentesde la physique des lasers − le peigne defréquences laser : utilisé comme sourceultra-précise d’étalonnage en longueurd’onde, il va permettre un saut quantitatif
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Figure 3. La détection directe des exoplanètes est désormais une réalité comme l’illustre cette image obte-nue par une collaboration française menée par Anne-Marie Lagrange de l’IPAG grâce à l’instrumentd’optique adaptative NACO installé sur le VLT. La planète détectée est située autour de l’étoile BetaPictoris, une étoile très jeune encore entourée des débris du disque proto-planétaire formé simultanémentavec l’étoile il y a quelques millions d’années seulement. Sur ce montage on distingue le disque de pous-sière sous forme de deux langues légèrement vrillées, et la planète à deux époques séparées de 6 années,et donc en deux positions. L’orbite déduite correspond à celle de Saturne dans notre système solaire.L’étoile est masquée par une technique de soustraction numérique très précise. Malgré le contraste élevéentre étoile et planète, la détection en infrarouge ( = 3,8 μm) a été facilitée par la température élevéede la planète qui, très jeune et donc encore dans une phase de contraction, libère son énergie gravi-tationnelle par rayonnement.
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important. Le projet d’instrument CODEXpour l’E-ELT envisage ainsi d’offrir un pou-voir de résolution de 150 000 avec unestabilité telle que des vitesses d’étoiles oude galaxies pourront être mesurées avecune précision de 10 cm/s sur plusieursdécennies, une performance inimagina-ble il y a quelques années seulement.
Vers de nouvelles avancées…
Ce bref tour d’horizon est bien sûr trèsincomplet et ne rend pas justice à despans entiers de la recherche instrumentaleoù l’innovation, l’imagination et l’accès àdes techniques nouvelles, comme parexemple les nano-composants, permet-tent des avancées spectaculaires. On endonnera pour illustration la mise au pointà Grenoble d’un recombineur interféro-métrique utilisant une technologie d’op-tique intégrée planaire, tenant dans uneboîte d’allumettes, et assurant pourchaque paire de télescopes recombinésquatre sorties en quadrature de phasepour échantillonner au mieux les frangesd’interférences. Ce recombineur équi-pera l’instrument GRAVITY, destiné au VLT,qui vise l’exploration de l’environnementtrès proche du trou noir massif de quatremillions de masse solaire qui règne en maître sur la gravitation au centre de laVoie lactée, notre galaxie, un laboratoireunique pour tester des théories non clas-
siques de la gravité. On voit là une belleillustration de ce principe général etsomme toute assez logique : les dévelop-pements instrumentaux les plus en pointesont souvent motivés par les quêtes lesplus fondamentales de la physique et del’astrophysique.
L’astronomie-astrophysique du débutde ce 21e siècle n’a ainsi clairement rienperdu de son appétit toujours aussi aigui -sé d’une performance extrême en matièred’observation : un moteur qui motive lesefforts de plusieurs communautés, en par-ticulier celle des opticiens, qui accompa-gnent les astronomes dans cette quête.Finalement on n’oubliera pas que la socié -té civile bénéficie souvent, certes avecquelques années de décalage, de cesavancées en performances : l’exemple estdevenu désormais classique de l’optiqueadaptative, née du besoin des astro-nomes et qui permet aujourd’hui d’imagerla rétine in vivo en ophtalmologie clinique.
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[1] E-ELT, le futur télescope géant européen,Thierry Fusco et Jean-Gabriel Cuby, Photoniquesn°48
[2] http://lam.oamp.fr/research/optics-and-intru-mentation-loom/article/optique-active
[3] http://www.lsst.org/lsst/science/optical_design
[4] http://www.insu.cnrs.fr/ama09/la-camera-astronomique-la-plus-rapide-et-la-plus-sensible-au-monde
Références
Figure 4. L’instrument MUSE qui va permettre la spectroscopie intégrale de champ, c’est-à-dire la spec-troscopie simultanée de tous les points d’un champ étendu, fait un usage important des dissecteursd’image. À un premier niveau dans le plan focal pour l’éclater en sous-champs (schéma de gauche)puis pour re-séparer ceux-ci en fines régions rectangulaires ré-imagées et alignées sur la fente d’un spec-trographe. La photographie du bas de la figure montre le composant complexe qui assure ce deuxièmeétage. On distingue en haut à droite la matrice de miroirs secondaires de focalisation et en bas à gauchele miroir dissecteur d’image. Le spectrographe MUSE est en grande partie développé au CRAL, un labo-ratoire mixte de l’Observatoire de Lyon et du CNRS.
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Gérard ROUSSET, Damien GRATADOUR et Eric GENDRONLESIA, Université Paris Diderot et Observatoire de Paris
Depuis son introduction en astronomie il y a une vingtaine d’années, l’optique adaptative a permis des avancéesspectaculaires en termes de qualité d’image et a conduit à des découvertes majeures dans le domaine del’astrophysique : cartographie du sol de Titan, confirmation de la présence d’un trou noir massif au centre de laVoie lactée, étude de sources extra-galactiques…Les développements récents visent d’une part à augmenter la qualité de la correction afin d’imager desexoplanètes, et d’autre part à étendre le champ corrigeable. De nouvelles techniques d’optique adaptative,comme l’optique adaptative multi-objets ou l’optique adaptative multi-conjuguée, ont ainsi été développéesouvrant la voie à de nouvelles observations et à la construction de télescopes extrêmement grands, avec undiamètre de 30 mètres ou plus.
Les défis de l’optique adaptative en astronomie
Quelques rappels
Les grands télescopes astronomiques au sol sont affectés par la turbulence del’atmosphère terrestre qui limite à environ1’’ (seconde d’arc) leur pouvoir de réso-lution angulaire. L’optique adaptative(OA) permet de corriger en temps réel cesperturbations turbulentes et ainsi de recou-vrer la limite de résolution /D de ces téles-copes, imposée par la diffraction où estla longueur d’onde d’observation et D leurdiamètre (voir Photoniques n°33). Cettelimite vaut 0,04’’ à 1,6 m pour un diamètrede 8 mètres. Le principe de l’OA reposesur la déformation en temps réel, parquelques centaines d’actionneurs pourl’exemple précédent, d’un miroir minceplacé dans le faisceau optique en sortiedu télescope, qui compense les fluctua-tions spatiales et temporelles en différencede marche afin de restituer un front d’ondequasiment plan. Les défauts de planéité del’onde sont mesurés en quelques centainesde points par un analyseur de front d’onde(AFO) dont les signaux sont traités par uncalculateur temps réel pour permettre lacommande du miroir déformable (MD). La fréquence d’échantillonnage de cetteboucle d’asservissement est générale-ment de quelques centaines de Hertz.
Les principes de l’OA ont été proposéspar un astronome américain, H. Babcock,en 1953. Cependant, il a fallu attendre lemilieu des années 70 pour les premièresdémonstrations classifiées dans le do -maine de la Défense, notamment auxÉtats-Unis et en France. Ce n’est pourtantqu’en 1989 sous l’impulsion de PierreLéna qu’une équipe française issue del’Observatoire de Paris, de l’ONERA etde la CGE (aujourd’hui CILAS) associé àl’European Southern Observatory (ESO)en démontre pour la première fois toutesles potentialités pour l’astronomie avec leprototype COME-ON (21 actionneurs)dans le cadre de la préparation du VeryLarge Telescope (VLT) [1]. Ces labora-toires français en pointe dans leurdomaine ont ensuite développé plusieurssystèmes d’OA : les versions amélioréesdu premier prototype (COME-ON+ etADONIS) installées au télescope de3,6 mètres (ESO) de La Silla au Chili, lesystème PUEO au Télescope CanadaFrance Hawaï, puis en 2001 le premiersystème d’OA du VLT appelé NAOS (190actionneurs). Un exemple d’image pro-duite par OA est donné en figure 1 encomparaison de l’image sans correction.On constate que la haute résolution a étérecouvrée (le premier anneau d’Airy est
même observable) ce qui permet deséparer un grand nombre d’objets danscet amas ; en outre la sensibilité a étéaccrue car de nombreuses étoiles très fai-bles sont maintenant détectables du faitde la concentration des photons collectésdans le pic de la diffraction.
Mais l’OA peut souffrir de deux limita-tions importantes dues à la luminosité limi-tée des sources astronomiques et auxeffets d’anisoplanétisme [1]. En effet,l’AFO doit détecter une certaine quantitéde photons pour effectuer correctement lamesure. Il faut donc disposer d’une sourcesuffisamment brillante, dite étoile guide.Souvent l’objet observé est trop faible-ment lumineux, il faut alors chercher uneétoile brillante environnante mais hélas àproximité immédiate à cause de l’aniso-planétisme, réduisant sérieusement la cou-verture du ciel. L’anisoplanétisme est induitpar la décorrélation angulaire des frontsd’onde issus de différentes directionsd’observation du fait de la présence decouches assez fortement turbulentes enaltitude, généralement au niveau de la tro-popause (à environ 10 km). Le champ devue corrigeable par OA autour d’uneétoile guide est typiquement de quelquesdizaines de secondes d’arc dans leproche infrarouge. Les astronomes ont
donc imaginé une solution en créant arti-ficiellement une étoile dans l’atmosphèrepar un tir laser, dite étoile laser. En général,le laser est continu et accordé sur la raieD2 du sodium pour créer une source lumi-neuse par les atomes de sodium réson-nants présents à environ 90 km d’altitudedans la mésosphère. Cette étoile laserprésente cependant des limitations en per-formance : elle ne permet de mesurer nile basculement ni la défocalisation dufront d’onde et elle conduit à une formed’anisoplanétisme, dite effet de cône, dufait qu’elle est à distance finie alors queles étoiles naturelles sont à l’infini. Malgrétout, on peut montrer que l’utilisation del’étoile laser permet d’accroître quelque
peu la couverture du ciel. Mais l’étapeultime serait bien sûr de pouvoir s’affran-chir de l’anisoplanétisme par des AO« grand champ » (voir paragraphe 3).
Quelques résultats
Les systèmes d’OA, introduits ci-dessus,ont été utilisés de manière routinière pourmener à bien de nombreux programmesastrophysiques et ont permis des décou-vertes importantes. Nous les illustrons icipar quelques résultats obtenus avec l’ins-trument NACO installé sur le VLT, asso-ciant NAOS et CONICA, caméra pourl’imagerie infrarouge.
Dans le système solaire, NACO a per-mis d’obtenir des images d’une finesseinégalée de certains corps comme Io, unsatellite de Jupiter au volcanisme trèsactif, ou Titan, un satellite de Saturne trèsparticulier qui possède une croûte solideet une atmosphère riche et dense saturéeen méthane (figure 2). Ces images ontpermis non seulement d’établir la carto-graphie complète du sol de Titan, maisaussi d’étudier précisément la météorolo-gie de ce satellite, en complément desmissions spatiales in situ.
NACO a aussi permis la découverted’une planète au cœur du disque dedébris de la jeune étoile Beta Pictoris àenviron 60 années lumières du Soleil (voirarticle de Daniel Rouan dans ce numéro).Le rayon de son orbite est comparable àcelui de l’orbite de Saturne.
L’arrivée du VLT équipé d’OA a permisde franchir un pas décisif dans l’étude denotre galaxie. Grâce à la finesse desimages obtenues avec cet instrument, laprésence d’un trou noir super-massif aucentre de la Voie lactée a été confirmée.Pour la première fois, la position et lescaractéristiques de ce trou noir, dont onsoupçonnait l’existence depuis de nom-breuses années, ont pu être déterminéesavec précision grâce à l’étude de la tra-jectoire des étoiles orbitant autour de cetobjet très compact et invisible. L’instru-ment a aussi permis de mettre en évi-dence des sursauts infrarouge dans sonactivité, probablement causés par de lamatière tombant sur celui-ci (figure 3).
La haute résolution et la sensibilité of -fertes par NACO, ainsi que les multiplestechniques instrumentales qui peuvent luiêtre associées, ont aussi été mises à profitpour l’étude de sources extra-galac-tiques comme Messier 77, une galaxiesituée à environ 45 millions d’années-lumière. Grâce à des observations dansle proche infrarouge, des structures spa-tiales très particulières en forme devagues ont été mises en évidence aucœur de cette galaxie dite à noyau actifet les mesures spectroscopiques effec-tuées sur celles-ci ont révélé la présenced’amas d’étoiles géants en leur cœur,enfouis sous d’énormes quantités de gazet de poussière (figure 4).
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Figure 1. Images à 2,2 μm (bande K) de l’amas d’étoiles autour du centre galactique au télescope CanadaFrance Hawaï. À gauche, image sans correction. À droite, image corrigée par le système d’OA PUEO.
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Figure 2. Images de Titan obtenues simultanément grâce au mode d’imagerie différentielle de NACO.À gauche : à 1,575 μm une fenêtre de transparence du méthane dévoilant la surface et à droite à1,625 μm, une vue de l’atmosphère.
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Challenges actuels
Deux axes cruciaux de développementsont actuellement poursuivis en astrono-mie : l’augmentation de la qualité de cor-rection dans le but d’imager des planètesextrasolaires et l’accroissement du champde vue corrigeable par l’OA [2].
La détection directe des exoplanètespermettra de caractériser leurs propriétésphysico-chimiques. Pour cela, il faut êtrecapable de distinguer leurs photons duhalo de lumière dominant dû à l’étoilehôte et donc d’obtenir à la fois une hauterésolution angulaire, pour séparer parexemple la distance Terre – Soleil vue à33 années lumière (0,1’’), et un très hautcontraste dans les images pour détecterdes rapports de luminosité étoile-compa-gnon jusqu’à 106 pour des géantes ga -
zeuses. Pour les très grands télescopes au sol, l’OA dite extrême (XAO) est développée dans le but d’atteindre de telles performances. L’écart quadratiquemoyen spatial du front d’onde, de l’ordrede 3 m pour la turbulence atmosphé-rique, doit être ramené à moins de 80 nm pour la bande H de l’atmosphère(1,65 m), toutes aberrations confon-dues. Cependant, cette qualité de l’ondene suffit pas, il faut associer à la XAO lacoronographie : pour sortir le signal del’exoplanète, la lumière de l’étoile est reje-tée par un masque plan focal et un dia-phragme pupillaire selon le principeinventé par Bernard Lyot. Enfin, les tech-niques d’imagerie différentielle sont enplus nécessaires pour distinguer l’exopla-nète parmi les tavelures stellaires duesaux aberrations résiduelles. Un instru-
ment de ce type, nommé SPHERE (1400actionneurs, voir Photoniques n°33), estactuellement en phase d’intégration enFrance avant d’être installé sur le VLT à lafin de 2012. Il est développé par unconsortium européen mené par l’Institutde planétologie et d’astrophysique deGrenoble (IPAG). D’autres projets de cetype existent aussi aux États-Unis, commele GEMINI Planet Imager.
Aujourd’hui, les astronomes dévelop-pent de nouveaux systèmes d’OA offrantà la fois la couverture du ciel par l’utilisa-tion d’étoiles laser et un grand champ devue par des approches de sondage etcorrection volumique de l’atmosphère(encadré 1 et figure 5). L’idée consiste àtirer plusieurs lasers dans l’atmosphèredans des directions suffisamment diffé-rentes pour sonder, sur le trajet retour desphotons, tout le volume de l’atmosphèrecorrespondant au champ de vue d’intérêtà corriger. La correction se fait en plaçantplusieurs miroirs déformables conjugués àdifférentes altitudes dans l’atmosphère :c’est l’OA multi-conjuguée (MCAO). Ceprincipe a été démontré une première fois par l’ESO au VLT en utilisant desétoiles guides naturelles. Mais c’est avecdes étoiles laser que ce concept prendtout son intérêt. Un tel système vient d’ob-tenir sa première lumière sur le télescopeaméricain GEMINI de 8 mètres au Chiliet en démontre la puissance (figure 6). Ilest équipé de trois MD répartis en altitudeet de 5 étoiles laser complétées par troisétoiles guides naturelles recherchéesdans un champ de 3’ (minutes d’arc).
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Figure 3. Images à 2,2 μm (bande K) de la zone centrale du Centre Galactique montrant la positiondu trou noir à gauche et à droite un exemple de sursaut d’activité.
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Figure 4. Images du noyau actif de Messier 77. À gauche : en bande M à 4 μm. Au centre : en bande Ks à 2,2 μm. À droite : en bande Ks mais avec un coro-nographe, celui-ci permet de mettre en évidence des structures à fort contraste au Nord-Est de la source centrale.
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L’ESO développe de son côté un systèmeversatile de correction de la seulecouche au sol (GLAO) très grand champ(7,5’) pour le proche infrarouge et detomographie laser (LTAO) petit champpour le visible.
Mais si l’on veut combiner une assezbonne qualité de correction et un trèsgrand champ de vue, on ne peut plus envi-sager un système MCAO du fait descontraintes imposées par la conservationde l’étendue de faisceau. Il faut alors divi-ser le champ ! C’est possible quand onsouhaite observer en parallèle plusieursgalaxies à très grand redshift dans unchamp cosmologique de l’ordre de 10’.Il faut utiliser une OA répartie, dite multi-objet (MOAO). Dans ce cas, les AFOmesurent le volume turbulent sur desétoiles guides lasers et naturelles dansdes directions du ciel différentes decelles des objets observés. Les MD, eux,sont installés dans chacun des trainsoptiques de chaque objet observé. LesAFO sont aveugles aux résidus de cor-rection des MD : le système fonctionnedonc en boucle ouverte. Une équipefranco-anglaise menée par l’Observa-toire de Paris vient récemment de tester
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Optique adaptativegrand champ
Pour pouvoir corriger un grand champ de vue,il faut être capable de synthétiser le volume tur-bulent correspondant, présent au-dessus dutélescope. Pour sonder ce volume, on choisitplusieurs directions de mesure du front d’ondesur des étoiles guides, le plus souvent des étoileslaser : sur l’exemple de la figure 5, sont utiliséstrois AFO pour trois étoiles guides. Le volumedes perturbations turbulentes peut être alorsreconstruit dans le calculateur temps réel pardes algorithmes de tomographie utilisant unmodèle d’atmosphère turbulente. La correctiondu volume est effectuée par plusieurs MD conju-gués sur les couches prépondérantes de l’atmo-sphère à différentes altitudes. Les commandessont obtenues par projection sur les MD desperturbations reconstruites. Sur la figure 5,seuls deux MD sont utilisés ; les couches inter-médiaires ne sont donc que partiellement cor-rigeables. Généralement, on place au moins unMD conjugué de la couche au sol, c’est-à-diredans la pupille d’entrée. Là, la correction estcommune à toutes les directions d’observation.En altitude par contre, le MD doit couvrir l’en-semble des empreintes des faisceaux pour tousles objets du champ d’intérêt et donc chaquezone de ce MD ne corrige plus que certainesdirections.
À partir de ce principe de base, dit de l’OAmulti-conjuguée (Multi Conjugate AdaptiveOptics, MCAO), plusieurs concepts d’OA sontaujourd’hui à l’étude. Un concept utilise latomographie pour compenser l’effet de cônedes étoiles laser afin d’obtenir une très bonnequalité de correction sur l’axe (Laser Tomogra-phy Adaptive Optics, LTAO). Un autre consisteà ne corriger que la couche au sol (GroundLayer Adaptive Optics, GLAO) par un MD dansla pupille, donnant accès à un très grandchamp pour une très faible qualité de correc-tion. Enfin un dernier concept vise à ne corrigerque quelques directions bien particulières etpas tout le champ, en utilisant un MD par objet,conjugué de la pupille dans un train optiquedédié et commandé en boucle ouverte. Onparle d’OA multi-objet (Multi Object AdaptiveOptics, MOAO). La mesure du volume se faittoujours sur plusieurs étoiles guides mais iciindépendantes des objets et donc sans rebou-clage sur les MD. La correction pour chaqueobjet peut être d’assez bonne qualité dans unchamp très grand. Dans tous ces systèmes, ondoit combiner les mesures sur étoiles laser etétoiles naturelles pour assurer les meilleurescorrection et couverture du ciel possibles.
Figure 5. Schéma d’une configuration typiqued’observation pour l’OA grand champ, ici l’OAmulti-conjuguée. Les faisceaux de trois étoilesguides (en rouge) traversent l’atmosphère forméede trois couches turbulentes et alimente trois AFO.À partir de ces mesures, le volume de turbulenceest reconstruit par tomographie et la correction àappliquer à tout le champ de vue est obtenue parprojection du volume sur les deux MD, l’un dansla pupille, conjugué de la couche au sol, l’autreconjugué à haute altitude. Le faisceau dans ladirection d’observation (vert) est ainsi corrigé parles deux MD.
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et démontrer la faisabilité de ce conceptsur le ciel avec des étoiles guides natu-relles (figure 7). La prochaine étape estbien sûr de le faire avec des étoiles laser.
Perspectives
Mais les ambitions des astronomes nes’arrêtent pas là. En effet, cette décenniedevrait voir le lancement de projets detélescopes extrêmement grands, de 30 à40 mètres de diamètre, afin de pouvoirpar exemple sonder les profondeurs del’univers jusqu’à l’époque de la formationdes premières étoiles et galaxies et, plusproche de nous, de caractériser la diver-sité des systèmes planétaires extrasolaires(voir Photoniques n°48). Ces télescopesdevront être équipés d’OA pour rendreaccessibles les performances en résolu-tion angulaire et sensibilité liées à leur dia-mètre gigantesque. Il s’agit suivant les casde LTAO, MCAO ou MOAO. Le nombred’actionneurs requis sur les MD et le nom-bre de points de mesure des AFO atteintplusieurs milliers, conduisant à des puis-sances de calcul temps réel encore diffi-ciles à mettre en œuvre aujourd’hui. Par
ailleurs, dans chaque cas, l’utilisation desétoiles laser devra permettre d’atteindreles qualités de correction requises dans lechamp et d’assurer une couverture de cielmaximale. Mais avec de tels diamètres,de nouveaux problèmes apparaissent.Les AFO résolvent en profondeur lacouche de Na mésosphérique impliquantune dépendance de la mesure aux varia-tions de densité et de distribution desatomes. De nouvelles techniques demesure sont à développer pour maîtriserou compenser ces effets.
Le nombre de défis à relever est trèsimportant pour ces futurs projets et leséquipes françaises y travaillent d’arrache-pied. Elles sont souvent à la pointe de l’in-novation dans ce domaine.
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[1] F. Roddier (Ed.), Adaptive Optics in Astro-nomy. Cambridge University Press (1999).
[2] Yann Clénet, Jean-Marc Conan, Thierry Fusco,Gérard Rousset (Eds.), Adaptive Optics for Extre-mely Large Telescopes, 22-26 June 2009, Paris,Proceedings. EDP Sciences (2010).http://ao4elt.edpsciences.org/
Références
Figure 6. Image du champ stellaire NGC288 corrigé par MCAO au télescope GEMINI sud (GeMS),champ de vue de 87’’, bande H (1,65 μm), largeur à mi-hauteur obtenue des images d’étoiles de l’ordrede 0,08’’ très homogène dans le champ.
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Figure 7. Images d’une étoile obtenues au téle -scope W. Herschell de 4,2 mètres (Iles Canaries).En haut, non corrigée. Au centre, corrigée par lesystème d’OA multi-objets (MOAO) CANARY uti-lisant un MD en boucle ouverte placé dans le trainoptique de l’étoile imagée sur l’axe et trois AFOen boucle ouverte mesurant le volume turbulentsur trois étoiles guides naturelles hors axe. En bas :configuration de l’astérisme d’étoiles naturellesutilisées, le grand cercle rouge est de 1’ de rayon.
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Alexis CARLOTTIUniversité de Princeton, Département d’ingénierie mécanique et aé[email protected]
À ce jour, 725 exoplanètes ont été détectées et 29 ont déjà été observées directement [1]. Ceci s’explique d’unepart par la nature de ces objets : une planète âgée ne fait que refléter une maigre fraction de la lumière de sonétoile, et les deux sont séparées par une courte distance angulaire. D’autre part nos moyens d’imagerie sont limitéspar la diffraction, la qualité des optiques, et la turbulence atmosphérique. L’optique adaptative et les télescopesspatiaux permettent de s’affranchir en partie de ces deux dernières contraintes. Pour se jouer de la diffraction, des techniques dites coronographiques seront employées d’ici 1 à 2 ans sur des télescopes au sol, permettantl’observation de planètes semblables à Jupiter. D’ici à 2020, deux télescopes spatiaux en seront également dotéset observeront des planètes de quelques masses terrestres. Enfin, de futurs télescopes géants actuellement à l’étudeseront peut-être en mesure de faire de même pour des planètes de type terrestre.
Détection directe et caractérisation desplanètes extrasolaires
Un problème d’imagerie à haut contraste et haute résolution angulaireObservations pionnièresCertaines étoiles étant âgées de quel -
ques millions d’années seulement, leursplanètes sont encore assez jeunes pourrayonner dans l’infrarouge une fraction deleur énergie de formation. Cet éclat pro-pre rend leur observation plus facile quecelle de planètes évoluées, et expliqueprincipalement comment ont été obtenuesles premières images directes de systèmesplanétaires. Deux cas méritent d’être men-tionnés en particulier : HR8799 (figure 1),observée depuis 2004 par Marois et al.et Beta Pictoris observée depuis 2003par Lagrange et al. Les télescopes utiliséscomptent parmi les plus grands au monde(entre 8 et 10 mètres de diamètre). Les plusrécentes techniques d’optique adaptiveont été utilisées ainsi que des techniquesd’imagerie différentielle (soustractionsd’images enregistrées à différentes lon-gueurs d’onde, différentes polarisationsou pour différentes orientations du téles-cope). Soummer et al. ont pu retrouvertrois des quatre planètes du systèmeHR8799 dans des images prises par letélescope spatial Hubble dès 1998 etgrâce à d’autres techniques avancées
de traitement d’image. Des planètes plusâgées ont également été observées, maisuniquement car la distance qui les séparede leur étoile est excessivement grande.Le télescope Hubble a ainsi été utilisé parKalas et al. pour détecter une planèteâgée de 220 Ma mais distante de 115fois la distance Terre-Soleil de son étoile,Fomalhaut.
Observer des planètes plus communesSi à l’aide d’un simple télescope on vou-
lait observer dans le visible une planètesemblable à la Terre et se trouvant à 10 pc
de nous (1pc ou parsec est égal à 3,2615années-lumière), son miroir devrait mesu-rer plus d’un kilomètre de diamètre pourque la lumière de la planète ait la mêmeintensité que le halo de diffraction entou-rant l’étoile. Le problème consiste donc à se débarrasser de la lumière diffractéede l’étoile, et ce sans bloquer la lumièrede la planète. Trois types d’instrumentspermettent d’y arriver : les interféromètresmulti-ouvertures, les occulteurs externes et les coronographes. La mise en œuvredes deux premières techniques repose surl’utilisation de plusieurs télescopes ou de
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Figure 1. Observation de l’étoile HR8799 par Marois. On distingue 4 planètes autour de l’étoile. Seulsdes résidus de la lumière de l’étoile apparaissent sur cette image. L’essentiel en a été retiré par imageriedifférentielle.
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plusieurs satellites, tandis que la dernièrene repose que sur l’utilisation d’un seul téle -scope, qu’il soit au sol ou dans l’espace.Un coronographe peut avoir deux
objectifs différents : soit celui d’annulertotalement ou d’atténuer suffisamment lalumière arrivant sur l’axe, et donc son halode diffraction, soit celui de changer dansle plan image la répartition de la lumièrediffractée pour l’atténuer dans une zoneoù une planète pourrait se situer. Dans lepremier cas on utilisera principalementdes masques focaux ou des interféromè-tres mono-pupilles, tandis que dans lesecond on aura recours à des masquespupilles ou à des anamorphoses depupilles. Il est souvent possible, voire sou-haitable, de combiner plusieurs de cestechniques.
La grande famille des coronographesJusqu’au début des années 1930, per-
sonne n’avait réussi à observer les abordspeu lumineux du Soleil sans que la Lunene vienne l’éclipser totalement, un phéno-mène qui ne se produit qu’une fois par ansur Terre, et qui ne dure guère plus d’uneminute. L’astronome Bernard Lyot s’atta-qua au problème et présenta en 1932 soncoronographe ([2] et figure 2). Dans leplan image formé par une première len-tille, un masque réfléchissant est placépour renvoyer la lumière du disque. Si l’onreforme un nouveau plan pupille ons’aperçoit qu’une frange brillante entourele bord de l’ouverture. Celle-ci est due àla diffraction du masque, et peut être éli-minée en plaçant un diaphragme dans ceplan pupille intermédiaire. Même si lesperformances du coronographe de Lyotclassique ne permettent pas de détecterdes exoplanètes, la plupart des corono-graphes modernes sont basés sur cettearchitecture initiale, et c’est l’utilisation dedifférents masques pupilles et focaux quiles en différencie.
Des apodiseurs pour remodeler la figure de diffractionComme la réponse de l’instrument est
donnée par la transformée de Fourier dela fonction pupille, modifier la transmission
de celle-ci modifie également le halo dediffraction qui entoure l’étoile. C’est toutl’objet de cette technique, dont le nom futchoisi par Jacquinot en 1954. Plusieursapproches existent pour déterminer cettetransmission, si possible de la manière laplus optimale.On peut par exemple vouloir concen-
trer le plus de lumière possible dans unepetite zone au centre du plan focal. Cettetechnique optimise ainsi la réjection ducoronographe de Lyot si, comme l’ontmontré Aime et al. en 2002 [3], les trans-missions choisies font partie de la familledes fonctions sphéroïdales prolates étu-diées auparavant par Slepian et Frieden.La fabrication d’un tel masque peut se
faire de différentes manières. On peut parexemple déposer une couche métalliqued’épaisseur variable sur un substrat deverre, ou utiliser un substrat spécial donton aura changé l’opacité en le bombar-dant avec un faisceau d’électrons. Cesdeux techniques sont néanmoins assezchromatiques et ne garantissent pas uneprécision suffisante quant à la transmissionobtenue. On peut ainsi plutôt choisir d’ap-proximer cette transmission continue parune distribution de micro-points opaquesimprimés sur un substrat par photolithogra-phie. Cette technique a été retenue pourla fabrication des apodiseurs qu’utilise-ront les instruments SPHERE et GPI respec-tivement installés aux foyers du Very LargeTelescope (VLT) et du Gemini South Teles-cope, tous les deux installés au Chili, etd’un diamètre d’environ 8 mètres. Ces ins-
truments auront pour objectif l’observationdans l’infrarouge proche de planètesjoviennes relativement peu âgées. Ilsdevraient voir leur première lumière aucours de l’année 2013. Afin de corrigerles imperfections de leurs optiques, cesdeux coronographes seront associés àdes systèmes d’optique adaptative utili-sant des miroirs déformables dotés d’ungrand nombre d’actuateurs (jusqu’à4000). L’utilisation de ces systèmes cor-recteurs de front d’onde est indispensablepour retrouver, dans une zone limitée duplan image, les performances théoriquesdes instruments précédents (figure 3).Ces apodiseurs en absorption rédui-
sent inévitablement la transmission de l’instrument. Comme l’a montré Guyon en2003, il est également possible d’utiliserdes miroirs (ou lentilles) asphériques afinde procéder à une anamorphose de la répartition d’intensité dans le planpupille, et donc une apodisation, et cesans perte de transmission. De plus, cesmiroirs créent un effet de zoom qui permetl’accès à une plus haute résolution. En pra-tique la forme des miroirs à utiliser estcaractérisée par une très forte courbureau bord de la pupille, ce qui rend leur fa brication délicate. Une solution consisteà obtenir la majeure partie de l’apodisa-tion désirée via ce système, et à la com-pléter grâce à un apodiseur en absorp-tion. Un instrument basé sur ce système, etlui aussi complété par un système d’opti -que adaptative extrême, est en cours d’as-semblage au foyer du télescope Subaru,
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Figure 2. Schéma du coronographe de Lyot. Le plan a est celui de la pupille du télescope. Le plan b estun plan focal dans lequel est placé le masque de Lyot. Le plan c, ou plan de Lyot, est un nouveau planpupille dans lequel un diaphragme (Lyot stop) sert à bloquer la lumière diffractée par le masque. Le pland est le plan focal final dans lequel a lieu l’observation.
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Figure 4. À gauche, plan pupille ré-imagé après la pose du masque apodiseur. Dans ce cas particulierce masque a été optimisé pour la pupille du télescope Subaru. À droite, réponse de l’instrument (enéchelle logarithmique, et en l’absence d’aberrations optiques). L’essentiel de la lumière est concentréau centre de l’image et deux zones de haut contraste (en bleu foncé) sont créées de part et d’autre. Lecontraste théorique y est de 10-7.
Figure 3. Images des abords de l’étoile (en échelle logarithmique) respectivement avant (à gauche) etaprès (à droite) correction du front d’onde par le système d’optique adaptative. Les deux zones en ailesde papillons sont celles dans lesquelles la lumière est transmise par le masque focal. À gauche le contrastemoyen est de l’ordre de 10-4, tandis qu’à droite un contraste de l’ordre de 10-7 est créé par l’optiqueadaptative dans deux champs plus restreints.
installé à Hawaii et d’un diamètre d’envi-ron 8 mètres.Une autre forme d’optimisation, propo-
sée par Spergel, Kasdin et Vanderbeientre 2000 et 2003, consiste à maximiserla transmission du masque tout en exi-geant de l’amplitude de l’onde qu’elle soitmaintenue sous une certaine limite danscertaines régions du plan focal. D’abordréalisées en une seule dimension, elles ontrécemment été généralisées à deuxdimensions par Carlotti et al. [4]. Ces opti-misations numériques débouchent sur des distributions quasi-binaires, qui peu-vent être approximées à des distributionsbinaires dès lors que la pupille est décritesur un nombre suffisant de points d’échan-
tillonnage. L’intérêt principal de cesmasques est qu’ils peuvent être optimiséspour n’importe quel type de télescope,par exemple à miroir segmenté et à obs-truction centrale (figure 4). De plus, s’ilssont structurellement connectés, ils peu-vent être réalisés en utilisant une finefeuille de métal dont certaines régionsauront été découpées. Ce type d’apodi-seur n’entraîne ainsi aucune erreur de frontd’onde supplémentaire, ni aucun effetchromatique. Dans le cas où ils ne sont passtructurellement connectés, ils peuventêtre réalisés par photolithographie, de lamême manière que les apodiseurs micro-points. Des apodiseurs binaires seront uti-lisés par le coronographe qui équipera le
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télescope spatial SPICA dont le lance-ment est prévu en 2018. Ce télescope de4 mètres de diamètre effectuera la carac-térisation de planètes de type jovien dansdes longueurs d’onde uniquement acces-sibles depuis l’espace (2,5 à 28 microns).Il est prévu qu’il soit le premier télescopespatial doté d’un miroir déformable.
Annuler entièrement la lumière de l’étoileLe coronographe interférentiel achro-
matique, proposé en 1996 par Gay etRabbia, fut l’un des premiers conceptscoronographiques modernes. Un fais-ceau collimaté en provenance du téles-cope est injecté dans un interféromètre deMach-Zehnder dans l’un des bras duquelest placé un œil de chat pour retourner leplan pupille de 180°. Ainsi, dans le planfocal reformé dans la voie de sortie des-tructive de l’instrument, l’étoile se trouveannulée tandis que l’image de la planèteapparaît dédoublée. Cet instrument per-met de sonder les abords les plus prochesde l’étoile, et il est de fait particulièrementsensible à sa taille angulaire. Une solutionpossible consiste à apodiser le faisceaud’entrée. La lumière de l’étoile peut aussiêtre annulée en utilisant un interféromètrede type Sagnac à 2 ou 3 dimensionscomme l’ont suggéré Tavrov et al. Contrai-rement au Mach-Zehnder, cette configu-ration a l’avantage de posséder des che-mins optiques naturellement équilibrés.Le masque de Lyot, opaque, peut être
remplacé par un masque de phase,créant un déphasage de π entre sa partieinterne et sa partie externe. Associée àune apodisation prolate, cette technique,proposée par Roddier en 1997, permetd’annuler par interférence la totalité de la lumière de l’étoile. Comme l’a montréRouan en 2000, le déphasage de π peutaussi être induit entre les quadrants pairset impairs du plan focal [5]. Ce masqueà quatre quadrants possède un avan-tage sur le précédent : la précision aveclaquelle le diamètre du disque déphasantest obtenu a une grande influence sur l’atténuation créée par le masque. Enrevanche la symétrie circulaire du masquede Roddier fait défaut au masque à quatrequadrants : la lumière de la planète estatténuée lorsqu’elle se trouve à chevalentre deux quadrants.
Des prototypes de masques à quatrequadrants ont été testés dans les labora-toires de l’observatoire de Paris, puis aufoyer du VLT. L’instrument SPHERE quisera bientôt installé au VLT comporteraplusieurs masques de ce type, chacunoptimisé pour une longueur d’onde spé-cifique. Plusieurs masques à quatre qua-drants seront aussi utilisés dans l’instrumentMIRI qui équipera le télescope spatialJWST, d’un diamètre de 6,5 mètres et dont le lancement est prévu pour 2018.En 2005, Mawet proposa de déphaserla lumière d’un angle proportionnel à l’azi-mut d’un point considéré sur la surface dumasque ([6] et figure 5) et à un paramètreappelé charge topologique. Ce masqueoffre une atténuation de la lumière simi-laire à celle créée par le masque à quatrequadrants. Leur étude par l’optique deFourier révèle qu’un masque à quatre qua-drants peut être vu comme le résultat d’unesomme infinie de masques vortex de char -ges topologiques croissantes. La princi-pale différence entre ces deux masques
est que, comme la transition de phase sefait de manière continue dans le cas dumasque vortex, la lumière de la planèten’est pas atténuée le long des axes commec’est le cas avec le masque à quatre qua-drants. Un prototype de masque vortex a per-
mis d’observer au foyer du télescope Palo-mar les planètes externes du systèmeHR8799. Ce test a néanmoins été fait surune portion réduite de la pupille. En effet,alors que tous nos grands télescopes pos-sèdent une obstruction centrale, lesmasques de phase de Roddier, à quatrequadrants et vortex ne fonctionnent demanière optimale qu’avec des télescopessans obstruction centrale. Mawet a néan-moins démontré que deux masques vortexde sens de rotation opposés, placés dansdeux plans focaux produits successive-ment permettent de minimiser l’impact del’obstruction centrale (figure 5).D’un point de vue pratique, la différence
de phase que ces masques doivent intro-duire peut être induite en faisant varier
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Figure 5. En haut, à gauche, schéma de l’effet d’un vortex optique de charge topologique 2. L’ondeinitiale est polarisée linéairement, et le masque provoque une rotation du vecteur de polarisation d’unangle double de celui de l’azimut du point considéré sur le masque. En haut, à droite, pupille à obstructioncentrale utilisée dans le reste de la simulation. En bas, à gauche, simulation de la distribution d’intensitédans le premier plan de Lyot. La lumière est principalement rejetée en dehors de la pupille, mais l’ob -struction centrale en rejette également à l’intérieur. En bas, à droite, simulation de la distribution d’intensitédans le second plan de Lyot. Un Lyot stop peut alors supprimer la quasi-totalité de la lumière.
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l’épaisseur du substrat. Dans ce cas lalumière de l’étoile n’est alors annulée quedans une étroite bande de longueurd’onde. Il est possible de reformer plu-sieurs plans focaux et de placer dans cha-cun d’eux un masque dédié à une seulelongueur d’onde. Une phase faiblementchromatique peut en outre être introduiteen utilisant un réseau de diffraction d’ordrezéro (également appelé réseau sub-lambda, car sa finesse est plus petite quela longueur d’onde). Enfin, il est possibled’utiliser un film de cristaux liquides afin demanipuler dans le plan focal la polarisa-tion, et donc la phase de l’onde.
Les télescopes de demain
Plusieurs très grands télescopes sontactuellement à l’étude. L’Europe a ainsidécidé la construction d’un télescope ausol de près de 40 mètres composé d’en-viron 1000 segments dont l’orientationpourra être individuellement ajustée. Les
États-Unis ont en projet un télescope au solde 30 mètres basé sur une architecturesimilaire. Ces deux projets verront proba-blement leur première lumière au coursdes années 2020. À plus long terme onenvisage aussi le lancement d’un futurtélescope spatial, d’un diamètre de 8,voire de 16 mètres. Là encore un miroirsegmenté sera très probablement utilisé.Chacun de ces projets cherchera, entre
autres, à observer et caractériser des exo-planètes. La préparation des instruments
coronographiques qui les équiperont adéjà commencé. Les plus hautes résolu-tions que ces télescopes offriront, ainsique les plus grands nombres de photonsqu’ils collecteront, permettront d’amélio-rer les performances de nos corono-graphes, et donc d’étudier des planètesà la fois plus petites que Jupiter, et plusproches de leur étoile, jusqu’à rendre pos-sible la découverte et l’étude de planètessemblables à la Terre, et d’éventuellesformes de vie qu’elles pourraient abriter.
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[1] http://exoplanet.eu/catalog.php
[2] Lyot, B, “Étude de la couronne solaire en dehors des éclipses”, Zeitschrift fur Astrophysik, 5, 73 (1932)
[3] Aime, C., Soummer, R., Ferrari, A., “Total coronagraphic extinction of rectangular apertures using linearprolate apodizations”, Astronomy & Astrophysics, 389, 334-344 (2002)
[4] Carlotti, A., Vanderbei, R., Kasdin, N.J., “Optimal pupil apodizations of arbitrary apertures for high-contrast imaging”, Optics Express, 19, 26796-26809 (2011).
[5] Rouan, D., Riaud, P., Boccaletti, A., Clénet, Y., Labeyrie, A., “The Four-Quadrant Phase-Mask Corona-graph. I. Principle”, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 112, 1479-1486 (2000)
[6] Mawet, D., Riaud, P., Absil, O., Surdej, J., “Annu lar Groove Phase Mask Coronagraph”, The Astrophy-sical Journal, 633, 1191 (2005)
Références
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Interférométrie optique etobservations astrophysiques
L’interférométrie : un outil puissant au service de l’astrophysique
L’observation astrophysique à hauterésolution angulaire est théoriquementlimitée par la diffraction de la pupille d’en-trée de l’instrument. Cette limite est don-née par le rapport de la longueur d’onded’observation au diamètre du télescope( /D). Ainsi un télescope unique dela classe 10 mètres est capable d’attein-dre une résolution de 50 mas (millise-condes d’arc) dans le proche infrarouge(1 m). De nombreuses questions de l’as-trophysique nécessitent un meilleur pou-voir de résolution, par exemple pour réa-liser l’image de la surface des étoiles lesplus proches, celles-ci ayant un diamètreau plus de 2 mas, ou bien pour l’étude de zones de formation de planètes sedéployant à des distances comprisesentre 0,1 et 100 mas de l’étoile hôte.
Pour gagner le facteur 100 manquant,il faut augmenter la dimension de la pu -pille d’entrée de façon significative. Un telgain n’est possible que par le biais depupilles synthétiques géantes réalisées au moyen de réseaux de télescopes. Unréseau de télescopes déployés sur desbases atteignant 100 mètres, permettraune résolution 10 fois supérieure aux mê -mes longueurs d’onde.
Le signal interférométrique obtenu parrecombinaison de la lumière provenant
d’un même objet observé par un réseaude télescopes est une somme de systèmesde franges d’interférences, correspon-dant à chaque paire de télescopes. Lesvisibilités complexes (module et phase) de ces franges codent l’information cor-respondant à la structure de cet objet. Lamesure du contraste des franges pour unepaire de télescopes donnée fournit unemesure à la fréquence spatiale correspon-dante. Pour une séparation croissanteentre les deux télescopes, une étoile dou-ble produit des systèmes de franges dontle contraste varie entre un maximum et unminimum en fonction de la séparation deces télescopes. Ce signal sinusoïdal cor-respond à la transformée de Fourier del’objet observé, l’étoile double observéeici correspondant à un double Dirac. Dansle cas d’un disque de brillance uniformeon obtient ainsi un profil de Bessel. Laméthode décrite par le théorème de VanCittert Zernicke, est maintenant éprouvéeet permet de reconstruire l’image d’objetsplus complexes. La complexité accessibleest en définitive directement reliée au nom-bre de points de mesure. Ce nombre determes de Fourier mesurables (fréquencesspatiales) correspond au nombre debases et évolue par conséquent approxi-
mativement comme le nombre de téle -scopes du réseau. Le nombre de basespeut aussi être augmenté en tirant profit dela rotation de la Terre qui a pour effet dechanger la projection des bases de l’inter-féromètre.
On retiendra que les éléments de di -mensionnement importants d’un interféro-mètre sont les suivants :— La séparation maximum entre les téles-copes donne la résolution maximum duréseau dans la direction de cette base. Àce jour les plus grands interféromètresoptiques et infrarouges ont des bases deplusieurs centaines de mètres, atteignantle kilomètre pour des installations proto-types.— Un grand nombre de télescopes permetd’améliorer la capacité de reconstructiond’image, les plus grands réseaux compor-tant jusqu’à 8 télescopes sur leur site.— Le diamètre des télescopes déterminela sensibilité du système. Les plus grandstélescopes mis en réseau à ce jour sont dela classe 8−10 mètres.
La mesure de la visibilité complexe estaffectée par la nature spectrale du signaldétecté, par les défauts différentiels entreles trajets optiques et par les biais instru-mentaux.
De très nombreux travaux sont mentionnés dans cet article et ne peuvent pas être tous cités en référence,faute de place. Nos lecteurs pourront retrouver leur description sur le site http://olbin.jpl.nasa.gov qui recense tous les articles publiés en astronomie. Ils peuvent aussi contacter les auteurs de l’article pour lesaider à retrouver une référence précise.
Pierre KERN et Jean-Baptiste LE BOUQUINUJF-Grenoble 1 / CNRS-INSU, Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG), UMR 5274
[email protected]@obs.ujf-grenoble.fr
Depuis la fin des années 90, les astronomes utilisent l’interférométrie de manière régulière comme outild’observation pour dépasser la limite de résolution des plus grands télescopes actuels. Après une période devalidation au moyen de premiers prototypes de réseaux de télescopes, l’effort est porté maintenant surl’optimisation de l’instrumentation utilisée au foyer des réseaux opérationnels. Des progrès technologiques sontattendus, en particulier en matière de détection, pour étendre le domaine d’application de cette technique trèspuissante.
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Télescopes Bases Emplacement Organisme
VLTI [2] 4 x 8 m fixes4 x 1,8 m mobiles
130 m200 m
Cerro ParanalChili ESO
CHARA [3] 6 x 1 m fixes 330 m Mt Wilson, Ca U. of Georgia
LBT 2 x 8 m monture unique 30 m Mt Graham, Az US, It, Ge
Keck I 2 x 10 m fixes 100 m Mauna Kea, Hi Keck/Nasa
Tableau 1. Les principaux réseaux de télescopes.
FILTRESAccordablesOption Ultrafi nsur XTA-50 et XTM-50
Gamme complèteFiltres XT : Bande SCL ou O, SMF ou PMF, automatique ou manuel
Filtres WS : Passe-bande ou coup-bande
Tél. : +33 (0)2 96 48 37 [email protected]
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FWHM mini : 32 pmPente : 800 dB/nm
Les défauts de planéité des frontsd’onde incidents affectent directement laqualité du signal interférométrique. Lors -que la recombinaison est effectuée enoptique de volume, les fronts d’onden’étant plus parfaitement co-planaires, ilen résulte une chute de contraste desfranges. Lorsque la recombinaison est réalisée en optique guidée, fibres opti -ques ou guides d’onde, ces défauts affec-tent l’efficacité d’injection dans les guidesmonomodes, dont l’étendue de faisceaucorrespond à la figure de diffraction dechaque télescope. On montre que l’effetrésultant sur le rapport signal à bruit de lamesure interférométrique est équivalentdans les deux cas, réduisant d’autant lasensibilité.
Pour des observations effectuées de -puis le sol, la turbulence atmosphériqueest responsable des principaux défauts de planéité, réduisant la limite de résolu-tion de chaque télescope à l’équivalentde la diffraction d’un diaphragme de dia-mètre caractérisant la turbulence. Cediamètre , linéairement dépendant de lalongueur d’onde en première approxima-tion, est de l’ordre du décimètre dans levisible, et voisin du mètre dans l’infrarouge.
L’effet de la turbulence se fait donc d’autant plus sentir que le diamètre destélescopes est grand ou que la longueurd’onde d’observation est courte. Les ré -seaux de petits télescopes (D < 1 m) sontpar conséquent peu sensibles à ces effetsde turbulence dans le proche infrarouge,jusqu’à 2,4 m. Idéalement il est néces-saire de maintenir un rapport D/ < 3 pourne pas affecter de manière significative le contraste des franges.
Les systèmes opérationnels
Une quinzaine de réseaux interféromé-triques ont été construits depuis le milieu
des années 70, suite à la propositiond’Antoine Labeyrie d’utiliser des réseauxde télescopes optiques sur des monturesindépendantes, éventuellement mobiles.L’idée initiale proposée et démontrée surle ciel à la fin du XIXe siècle, indépendam-ment en France par Fizeau et Stephan etaux États-Unis par Michelson, faisait usaged’une monture unique, ce qui constituait unelimite forte à la fois au regard des dimen-sions possibles et en termes de rigidité etde stabilité de ces structures.
À ce jour on retiendra pour notre proposquatre systèmes principaux en cours d’uti-lisation dont les principales caractéris-tiques sont données dans le tableau 1. Leséquipes françaises sont fortement impli-quées pour la réalisation des instrumentsde recombinaison et leur exploitationscientifique en particulier avec le VLTI del’ESO [2] (figure 1) et le réseau CHARAde la Georgia State University [3]. La section suivante détaillera l’instrumen-tation installée sur ces réseaux.
Quelle instrumentation, pour quelle science ?
Après deux décennies de développe-ment instrumental, depuis le début desannées 2000 plusieurs réseaux fournis-sent aux astronomes des données astro-physiques de manière routinière. Un nom-bre croissant d’articles sont publiés sur lesrésultats de l’interférométrie, de plus enplus consacrés aux résultats astrophy-siques (figure 2).
Des instruments spécifiques sont main-tenant construits en fonction du type d’ob-servations astrophysiques considérées.
ImagerieL’objectif astrophysique est dans ce cas
l’étude de la morphologie des objets ob -servés. Par exemple dans le cas d’étoiles
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proche infrarouge (1,5 à 2,4 m). C’est lecas aussi de la mesure de l’influence d’unobjet très massif, trou noir en particulier,sur la trajectoire des étoiles dans sa proxi-mité. GRAVITY en cours de constructiondans un consortium piloté par le MPE(Max-Planck-Institut für extraterrestrischePhysik) à Garching en Allemagne est spé-cifiquement conçu pour étudier l’influencedu trou noir au centre de notre Galaxie.
Ces instruments réalisent une mesure de phase différentielle entre un objet four-nissant la référence de phase et l’objetastrophysique étudié. De ce fait la diffé-rence entre les trajets optiques correspon-dants à ces deux objets doit être mesuréeet calibré minutieusement. Pour atteindreles performances requises, il est indispen-sable d’utiliser une métrologie interne àl’instrument utilisant autant que faire sepeut les mêmes chemins optiques que les
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Figure 2. Statistiques des articles publiés en interférométrie sur les résultats astrophysiques obtenus. Unpremier histogramme donne l’évolution des publications pour l’ensemble des interféromètres, le secondhistogramme présente cette statistique par interféromètre. Le camembert donne la répartition des articlespubliés par la discipline en fonction de l’objectif de la publication : instrumentation, résultats astrophy-siques, articles de revue, catalogues ou prédictions (figure transmise par Fabien Malbet/IPAG à partirde la base de données OLBIN, voir [1]).
jeunes en formation on cherchera à ana-lyser la structure d’un disque de matièreautour de l’objet central, d’un jet, éventuel-lement de détecter la présence d’une ouplusieurs planètes en orbite. Dans le casd’étoiles géantes on cherche à obtenirl’image de leur surface. Des analyses destructures de galaxies proches sont aussiconsidérées. Les instruments spécifique-ment dédiés à ce type de mesures sontMI6/MIRC en opération sur CHARAdepuis 2009, tirant profit dans le procheinfrarouge des six télescopes du réseau.De même PIONIER installé sur le VLTI fin 2010 utilise quatre télescopes pour ce type d’applications dans le procheinfrarouge (1,5 à 2,4 m). L’instrumentMATISSE, en cours de construction par unconsortium européen piloté par l’Obser-vatoire de la Côte d’Azur fera quant à luile même type d’observation dans l’infra-rouge moyen (3 à 20 m) sur le VLTI.
Pour ces instruments les caractéristiquescritiques sont la sensibilité, contrainte parla transmission de l’instrument et le diamè-tre des télescopes, la résolution angulaire,contrainte par la longueur des lignes debase, et la fidélité de reconstruction desimages, contrainte par le nombre delignes de base accessibles, c’est-à-direpar le nombre de télescopes recombinés.
Astrométrie : mesure de position à très haute précision
Parmi les enjeux scientifiques on retien-dra ici les applications où il est essentielde mesurer le déplacement absolu d’uneétoile avec une précision de quelquesmicrosecondes d’arc. C’est le cas dudéplacement induit par la présence d’une
ou plusieurs planètes extrasolaires autourde l’étoile hôte. C’est l’un des objectifsvisés par PRIMA en cours de caractérisa-tion au VLTI. Cet instrument permet uneobservation simultanée de deux étoilesau moyen de deux télescopes dans le
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Figure 1. Le VLTI (Very Large Telescope Interferometer) [2] installé sur le Cerro Paranal au Chili dans ledésert d’Atacama.
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faisceaux provenant des objets stellaires.Ici l’enjeu le plus critique est une mesurede la différence de phase très précise(environ 5 nm pour atteindre 5 micro-arc-sec avec une base de 100 mètres dansle proche infrarouge).
Spectro-interférométrieL’objectif est d’obtenir une mesure de
la visibilité complexe en fonction de la longueur d’onde et/ou de l’état de pola-risation. Les instruments sont des spectro-mètres à haute résolution permettantd’analyser finement les raies d’émission etd’absorption des objets observés. L’étudedes raies atomiques et moléculairesdonne accès aux conditions physiques àla surface de l’objet (température, pres-sion, composition chimique). Grâce à l’ef-fet Doppler, la position et la forme desraies renseignent sur la cinématique, parexemple la présence d’un disque en rota-tion, d’une enveloppe en expansion, oude jets de matière collimatés. En pratique,des résolutions spectrales comprises
entre 1000 et 100 000 sont nécessaires.L’ensemble du spectre optique (de 0,4 à20 m) présente un intérêt. L’accès auvisible est particulièrement important.
AMBER a été spécifiquement construitpour ce type d’observations sous ladirection d’astronomes de Nice et deGrenoble. Depuis 2004, cet instrumentpermet la recombinaison dans le procheinfrarouge (1,5 à 2,4 m) des faisceauxprovenant de trois télescopes du VLTI. Uninstrument similaire, ASTRA, est actuelle-ment installé sur l’interféromètre à deuxtélescopes du KECK. L’instrument VEGA,construit par une équipe de Nice, recom-bine 3 ou 4 télescopes du réseau CHARAet délivre une résolution spectrale de30 000 dans le visible (0,5 m).
Lorsque le rapport signal sur bruit estdominé par le détecteur, en particulierdans le proche infrarouge, il devient indis-pensable de pouvoir augmenter les tempsde pose (seconde, minutes) imposant desavoir stabiliser les franges d’interférence.Cette stabilisation se fait au moyen d’un
suiveur de frange, asservissement agis-sant à la manière d’une optique adapta-tive, qui mesure en temps réel (environ1 kHz) la position de la frange centrale.Cet asservissement agit sur la ligne àretard pour corriger les erreurs de positiondues à la turbulence de l’atmosphère ouaux vibrations instrumentales. Dans le casde détecteurs avec une capacité decomptage de photons, cet aspect devientun peu moins critique, en particulier dansle domaine visible.
Interférométrie d’annulationLes programmes d’interférométrie les
plus ambitieux visent la détection de signa-tures de vie sur des planètes en dehors denotre système solaire. Outre une détectionà très haute résolution angulaire, pouranalyser un objet extrêmement proche deson étoile hôte, il est nécessaire de réaliserune mesure à très fort contraste pourextraire la signature des composants chi-miques recherchés sur ces planètes parrapport au flux stellaire. Les meilleures
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conditions sont atteintes dans l’infrarougemoyen aux alentours de 10 m où lecontraste nécessaire est de 106. La tech-nique d’interférométrie d’annulation a étéproposée avec cet objectif. Dans ce casun déphasage de est généré entre lesfaisceaux provenant de l’étoile centrale etde la planète. Ainsi l’étoile se trouve cen-trée sur une frange noire du système inter-férométrique qui agit à la manière d’uncoronographe, alors que la planète estplacée sur une frange blanche. Des pre-miers démonstrateurs ont été réalisés enlaboratoire et sur le ciel, pour franchir lesétapes intermédiaires, mais les perfor-mances ultimes ne seront accessibles quedepuis l’espace.
L’efficacité de ce système d’annulationest directement liée à la profondeur de lafrange noire que l’on est capable d’attein-dre et elle sera très fortement contraintepar la qualité instrumentale sur l’ensembledes trajets optiques. Il sera indispensablede contrôler avec le plus grand soin lesdéfauts de polarisation, de chromatisme,de différence d’éclairement entre lestélescopes et de contrôler la différencede marche entre les faisceaux. Il a étéidentifié suite aux travaux réalisés conjoin-tement à l’IAS à Orsay et à l’Observatoirede Paris, qu’un filtrage modal est précieuxpour atteindre le niveau de planéitérequis. En optique de volume la spécifica-tion sur la planéité est de /6000 pouratteindre un contraste de 106. L’utilisationd’un filtrage modal par un guide d’ondeou une fibre monomode réduit cettecontrainte à /60.
Quelques technologies clés
La section précédente a mis en évi-dence comment la structure même de l’in-terféromètre conditionne les perfor-mances attendues, en particulier par lataille et le nombre des télescopes, ainsique par leur espacement. Par ailleurspour un réseau de télescopes donné, lesperformances vont aussi être contraintespar l’instrument de recombinaison lui-même. Parmi les limitations importanteson peut noter la sensibilité (turbulenceatmosphérique, sensibilité des détec-teurs, transmission du système) et la com-
plexité du système imposée par exemplepar un nombre croissant de télescopes oupar les fonctions requises par les modesd’observations, la dispersion chroma-tique dans les liens optiques entre lestélescopes, incluant les lignes à retard.Nous abordons ici les travaux menésactuellement en France pour réduire leslimitations les plus critiques.
La détectionC’est sur ce point que les premières
améliorations sont attendues. Pour le pro -che infrarouge, les détecteurs actuelle-ment disponibles ne permettent pasencore d’atteindre en régime de faibleflux la limite du bruit de photons. Ils sontencore limités par leur bruit de lecture.Dans le cas des applications interféromé-triques, ils sont aussi limités par la vitessede lecture : ceci empêche d’échantillon-ner le temps de cohérence des frangesd’interférence, proche d’une dizaine demillisecondes, imposé par la turbulenceatmosphérique. L’arrivée de nouvellesmatrices de photodiodes à avalanche enHgCdTe sera un pas décisif dans ce sens.Des développements sont en cours dansle projet RAPID dirigé par l’IPAG incluantSofradir et le LIR pour les aspects techno-logiques, l’IPAG, le LAM et l’Onera pourles aspects applicatifs. L’objectif est d’at-teindre un bruit de lecture inférieur à 3 e-/px par lecture et une cadence tramesupérieure à 1 kHz.
Dans le domaine du visible, les détec-teurs disponibles fonctionnant en modede comptage de photons souffrent d’unrendement quantique limité à celui desphotocathodes de leurs systèmes intensi-ficateurs, avec des valeurs rarement supé-rieures à 30 %. Par ailleurs la vitesse decomptage de ces détecteurs en limite l’uti-lisation en condition de fort flux, imposantd’atténuer le flux incident au prix d’uneperte du rapport signal sur bruit. Des déve-loppements sont menés à l’Observatoirede la Cote d’Azur dans ce domaine.
Optique adaptativeSur les interféromètres utilisant les plus
grands télescopes, la sensibilité est signi-ficativement augmentée par l’utilisation de systèmes d’optique adaptative aufoyer de chaque télescope. Ils permettent
soit d’optimiser l’injection dans des sys-tèmes d’optique guidée, soit d’obtenir unemeilleure planéité des fronts d’onde àsuperposer en optique de volume. De telssystèmes sont opérationnels sur les téles-copes de 8 mètres du VLTI ou de 10 mètresdu Keck-I. L’installation de dispositifs d’optique adaptative pour les télescopesde 1,8 mètre du VLTI et les télescopes de1 mètre de CHARA est actuellement àl’étude. Les systèmes d’optique adaptativemaîtrisés à ce jour ré pondent à ce besoin.L’enjeu est davantage dans la mise enœuvre du système complet, incluant l’ajus-tement des paramètres en fonction desapplications et la synchronisation desmodules d’asservissement.
Le transport des faisceauxPour les réseaux interférométriques en
cours d’exploitation, le transport des fais-ceaux et les lignes à retard qui compen-sent les différences de chemins optiquesgénérés par le déplacement des étoiles,sont réalisés par un train de miroirs. La lon-gueur de propagation, en général supé-rieure à 100 mètres, impose le diamètredes miroirs pour ne pas être limité par ladiffraction. Lorsque ce train optique fonc-tionne à l’air libre, la dispersion chroma-tique de l’air dégrade la mesure. Une solu-tion consiste à opérer en atmosphèrecontrôlée idéalement sous vide, ce quidevient difficile à mettre en œuvre et trèsonéreux pour des réseaux étendus àgrand nombre de télescopes. Une autresolution proposée par une équipe duLESIA à Meudon et de Xlim à Limogesconsiste à utiliser des fibres optiques (programme OHANA). La difficulté ré -side ici dans la disponibilité de fibresoptiques à dispersion quasi nulle pour lesgammes de longueur d’onde consi -dérées, en particulier au-delà de 2 m.Jusqu’à 2,5 m des solutions à base deverre fluoré sont considérées. Des solu-tions à base de fibres à cristaux photo-niques ont été analysées par l’équipeXLIM.
L’optique intégrée, un outil précieux pourune instrumentation complexe
La complexité instrumentale croît trèsrapidement avec le nombre de télescopes,apportant des contraintes croissantes
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sur la mise en œuvre. Les alignementsoptiques deviennent plus lourds et diffi-ciles à maintenir aux meilleures perfor-mances. Les montages interférométriquessont aussi très sensibles aux contraintesenvironnementales, température et vibra-tions en particulier.
L’optique intégrée offre une solution élé-gante pour réduire l’effet de ces contrain -tes. L’IPAG à Grenoble en lien avecl’IMEP initialement puis avec le LETI adéveloppé des puces optiques de quel -ques centimètres carrés au plus, conte-nant l’ensemble du module de recombi-naison pour deux à quatre télescopesdans le proche infrarouge jusqu’à 2,5 m.Les contraintes d’alignement se réduisentà l’injection dans les guides d’entrée viades fibres optiques monomodes. Un telmodule très compact assure une excel-lente stabilité favorable à une mesure dephase robuste. Ce concept a été démon-tré dès le début des années 2000 sur l’in-terféromètre IOTA au Mt Hopkins, en Arizona d’abord avec deux télescopes.Cette démonstration a convaincu dès2002 l’équipe américaine d’utiliser ceprincipe pour leur instrument de recombi-naison à trois télescopes dédié à la bandeH (1,5 à 1,8 m). Celui-ci a permis uneexploitation intensive pendant une demi-douzaine d’années sur des objectifs astro-physiques.
Sur la lancée de cette expérience, latechnologie a été retenue pour GRAVITYau VLTI, à la fois pour l’instrument scienti-fique de recombinaison et pour son sys-tème de suivi de frange. Des développe-ments technologiques conséquents entrel’IPAG et le LETI ont été menés pour mettreau point des puces avec la meilleure trans-mission dans le domaine d’observationde GRAVITY, entre 2 et 2,4 m (bande K).Ces développements s’appuient sur des
technologies de silice gravée sur silicium.En avance de phase, anticipant la mise enopération de GRAVITY, l’IPAG a proposéà l’ESO un instrument visiteur permettantla recombinaison de quatre télescopesdans la bande H et prochainement dansla bande K. Cet instrument d’équipe, ins-tallé au VLTI à l’automne 2009, fournitdepuis des données astrophysiques depremier plan. La souplesse d’utilisation decette technique permet aussi de changerde schéma de recombinaison simplementen changeant la puce optique. Dans lecas de PIONIER ceci permet de passerd’un mode de recombinaison avec uncodage ABCD (quatre points de mesurepar frange) à un codage AC (deux pointsde mesure par frange) ou prochainementde la bande H à la bande K (figure 3).
Pour étendre le domaine de longueurd’onde d’application de cette technique,l’IPAG mène des développements com-plémentaires. L’un des développementsen cours utilise des substrats en niobate delithium visant des applications jusque vers5 m en lien avec Femto-ST à Besançon.D’autres développements sont menés enutilisant des verres de chalcogénure pourde plus grandes longueurs d’onde,jusqu’à 15 m, avec des partenaires étran-gers (université Heriot Watt à Edimbourg)et français (LPHC/Saint-Etienne, LVC/
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[1] Une bibliographie complète sur l’ensemble des travaux mentionnés est disponible sur le siteOLBIN de l’Union Astronomique Internationale :http://olbin.jpl.nasa.gov/
[2] Le VLTI de l’ESO : http://www.eso.org/sci/facilities/paranal/telescopes/vlti/index.html
[3] The CHARA Array of Georgia State University:http://www.chara.gsu.edu/CHARA/
Références
Figure 3. Composant de recombinaison pour quatre télescopes utilisé sur PIONIER pour la bande de1,5 à 1,8 m, en mode ABCD fournissant quatre points de mesure par frange. Les quatre entrées ali-mentées par des fibres optiques maintenues dans un V-groove sont divisées en trois parties égales pourcontribuer au codage de l’ensemble des lignes de base accessibles (6 lignes de bases dans ce cas).Une seconde division en 2 voies est effectuée pour introduire sur l’une d’elle, un déphasage de /2.Les 4 sorties ainsi obtenues par ligne de base permettent de mesurer 4 états de phase en quadrature.
Rennes et Femto-ST/Besançon). De pre-miers résultats très encourageants ont étéobtenus récemment en laboratoire avecun re-combinateur à trois télescopes testédans la gamme 8 à 11 m.
En conclusion
L’interférométrie a maintenant atteint unniveau de maturité qui permet son utilisa-tion pour produire des résultats astrophy-siques à très haute résolution angulaire.L’objectif est maintenant de travailler àl’amélioration des performances, par lamise en œuvre de nouvelles technologiesd’une part, et par une minutieuse optimi-sation système d’autre part.
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Costel SUBRAN – Président Directeur Général, Opton Laser InternationalWilhelm KAENDERS – CEO, Toptica Photonics
Françoise MÉ[email protected]
Les progrès récents dans les technologies des lasers de puissance ont permis la « fabrication » d’étoiles artificiellespour la prochaine génération des observatoires astronomiques. Ces étoiles artificielles, proches des champsd’observation, servent de guide pour les mesures astronomiques de grande précision.
Les étoiles laser artificielles
Pourquoi des étoiles laser ?Les contraintes des observations astronomiques au sol
Les observations astronomiques à partirdes télescopes terrestres sont limitées par la dégradation des images due auxturbulences de l’atmosphère. Ces pertur-bations limitent la qualité et la résolutiondes images enregistrées. Ceci a conduitles chercheurs américains à concevoir et à lancer dans l’espace le télescopeHubble, afin de s’affranchir des distor-sions atmosphériques. Cette solution, trèscoûteuse et limitée, ne suffit plus aux pro-grès récents des télescopes modernes.
Parallèlement, les besoins des astro-nomes pour obtenir, à partir du sol, desimages de très haute résolution ontimposé l’utilisation d’un certain nombre detechnologies très complexes. Les réalisa-tions récentes ont par exemple conduit àfabriquer des télescopes avec des miroirsde plus en plus grands et lourds, ce quiétait inimaginable il y a quelques décen-nies encore. Plusieurs sociétés euro-péennes parmi lesquelles figurent Schottet la SAGEM, ont développé et fabriquéepour l’ESO (European Southern Observa-tory) et sa principale base d’observationsastronomiques au Chili, des miroirs dont lediamètre de 8,20 mètres reste encore iné-galé à ce jour. Ce gain en résolutiongrâce à des miroirs primaires de granddiamètre a été accompagné par l’implé-mentation de réseaux complexes compo-sés de plusieurs télescopes.
La majorité des télescopes de l’AgenceSpatiale Européenne a été installée ausommet des montagnes de Paranal, enplein Désert d’Atacama, emplacement
quasi idéal grâce à son atmosphèresèche, et donc claire pour les observa-tions. Néanmoins, même ce positionne-ment « idéal » est limité par les distorsionsdu front d’onde causées par les turbu-lences atmosphériques de la colonne degaz située au-dessus du télescope. L’op-tique adaptative, utilisée depuis de nom-breuses années, permet de modifier entemps réel, localement et temporairement,le rayon de courbure d’un miroir, situéentre les miroirs primaires et l’image,jusqu’à des fréquences possibles de1 kHz, afin de permettre la correction deces distorsions de front d’onde. Ces
miroirs déformables sont montés sur desmilliers d’actionneurs piézoélectriquesdiscrets à empilement. Cette compensa-tion active des effets de l’atmosphère ter-restre a permis aux astronomes d’obtenirdes images fabuleuses et de pénétrerencore plus loin les secrets des galaxies.
Disposer d’une étoile « guide »Les systèmes d’optique adaptative ont
besoin pour fonctionner de se caler surune étoile brillante. La mesure, à l’aided’un analyseur, de la déformation du frontd’onde de ses sources ponctuelles per-met de corriger les images en temps réel.
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Figure 1. Faisceau laser jaune visible dans le ciel par diffusion Rayleigh avec un long temps d’exposition.
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Ces étoiles de référence ont été pendantlongtemps des étoiles brillantes naturelles(NGS - Natural Guide Stars). Malheureu-sement, ces étoiles « guides » occupentuniquement quelques pourcents du ciel etne sont disponibles que dans quelquessegments du ciel nocturne. Comment trou-ver une autre étoile de référence, uneétoile proche du champ d’observations,une étoile voisine très brillante, une étoile« guide » ?
Pour répondre à ces préoccupations,l’idée a été de créer des étoiles artifi-cielles à l’aide des lasers. Ces nouveauxguides, connus sous le nom de LGS (LightGuide Stars), peuvent être ainsi produitsdans n’importe quelle direction dans leciel, donc dans la direction de l’objet àobserver, selon les besoins des astro-nomes (figure 1).
Comment produire ces étoiles ?
L’atmosphère terrestre contient dans lacouche nommée mésosphère, à des alti-tudes de 90 à 110 km, une concentrationassez élevée d’atomes métalliques légersde sodium. La zone semble avoir été formée par des débris cosmiques prove-
nant des météorites. Cette couche va êtreutilisée comme « écran de projection »vers laquelle sera dirigé un faisceau laserà une longueur d’onde de 589 nm, lon-gueur d’onde correspondant à la raie D2du sodium et qui génère, en un point situéà cette altitude, et grâce à son interactionavec les atomes de sodium, une fluores-cence très intense, similaire à une étoile.
Afin d’obtenir une étoile extrêmementbrillante, donc un flux lumineux suffisam-ment fort, les lasers utilisés doivent êtredes lasers de puissance supérieure à20 W, émettant à 589 nm avec une lar-geur de raie permettant de s’accorder surla structure hyperfine des atomes desodium (voir encadré).
Les télescopes équipés d’étoile guidelaser sont prévus également avec des systèmes de détection des avions, civils ou militaires, afin d’éviter leur illuminationL’installation complète de quatre systèmesd’étoiles laser permet ainsi de compenserles turbulences atmosphériques dans unchamp très large d’observation. Cettetechnologie sera aussi installée sur la pro-chaine génération du téléscope euro-péen, le « European Extremely Large Teles-cope » équipé d’un miroir de 42 mètres.
Les limitations des étoiles laserMaintenant largement utilisées sur les
grands télescopes, les étoiles laser pré-sentent néanmoins des limitations qui vontêtre cruciales pour leur utilisation sur lestélescopes extrêmes en cours de défini-tion. Parmi ces limitations, on peut citer lanature même de la couche de sodium, quine représente qu’un dixième de la dis-tance terre-étoile laser, les inhomogénéi-tés spatiales et les fluctuations temporellesde la concentration en sodium. Parallèle-ment, de nouvelles aberrations commel’agrandissement du spot, ou les erreursde focalisation ou de détermination dumouvement global de l’étoile (tilt) devien-nent prépondérantes. L’utilisation de bat-teries d’étoiles ou de lasers impulsionnelspermet en partie de s’affranchir de ceslimitations. Notons que le développementd’étoiles polychromatiques, permettantde solliciter deux transitions du sodium, untemps présenté comme une des solutionsau problème du tilt, a été finalement aban-donné il y a un an.
L’utilisation de lasers impulsionnelsgénérant de fortes puissances crêtes seheurte au phénomène de saturation de latransition des atomes de sodium et conduitles équipes en charge du développementdes sources lasers capables de générerdes étoiles laser à se tourner vers des solu-tions originales : lasers mode-bloqués à fort taux de répétition (typiquement 80 MHz) ou lasers sans mode. Ce derniertype de laser peut augmenter l’intensité de l’étoile laser d’un facteur 5 par rapportà un laser monomode et d’un facteur 2,5 par rapport à un laser monomodesuivi d’un système de modulation dephase.
Remerciements : Merci à Jean-Paul Pique(Université Grenoble 1/CNRS, LIPhyUMR 5588) pour ses conseils et sonexpertise.
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Un exemple de laser utilisé pour générer des étoiles laser
Un des schémas arrêté est un système composéd’un oscillateur diode laser en cavité externestabilisé à 1178 nm présentant moins de 100 kHzde largeur spectrale, dont le faisceau est injectédans deux amplificateurs Raman à fibre de puis-sance permettant d’obtenir 20 W de puissancedans deux bras optiques, constituant des fais-ceaux cohérents, polarisés et très fins spectra-lement. Les deux faisceaux sont recombinésdans un interféromètre de Michelson à fibre afinde générer une puissance de 36 W à 1178 nm.Une cavité résonnante réalise ensuite un dou-blage de fréquence et convertit la longueurd’onde à 589 nm avec une efficacité supérieureà 75 %. Le laser final est un laser jaune de plusde 20 W de puissance, accordable sur 30 GHz,avec une largeur de raie inférieure à 1 MHz. Celaser sera monté dans le télescope VLT (VeryLarge Telescope) Yepun UT4 de l’ESO à CerroParanal au Chili en 2013.
Jean-Paul Pique, Vincent Fesquet, Sylvie Jacob,“Pulsed frequency-shifted feedback laser for laserguide stars: intracavity preamplifier”, Applied Optics, Vol. 50, No. 33 (20 November 2011).
Référence
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Nelly RONGEAT et Philippe NERIN − Horiba MedicalVincent COUDERC et Philippe LEPROUX − XLIM
Guillaume HUSS − [email protected]
Le diagnostic cellulaire est actuellement basé sur les mesures électriques et optiques de multiples paramètresassociés aux cellules constituant le sang. L’utilisation de la technique de la cytométrie en flux permet d’obtenirrapidement les caractéristiques de chaque cellule grâce à leur défilement contrôlé devant une ou plusieurs fenêtresd’analyse : on mesure ainsi leur taux de fluorescence, leur diffraction ou leur impédance. Pour cela la combinaisonde plusieurs sources laser émettant des rayonnements continus à différentes longueurs d’onde est nécessaire maisreste relativement complexe et coûteuse. L’arrivée sur le marché de sources multicolores ultracompactes (de typecontinuum) permet une amélioration significative du système d’excitation optique ce qui va contribuer à obtenir unmeilleur dépistage des maladies sanguines. Le choix plus grand des longueurs d’onde et la maîtrise parfaite deleur écartement spectral apportent de nouvelles solutions pour la discrimination cellulaire et cela avec uneprécision accrue.
Lasers multicolores pour le diagnostic cellulaire
La situation aujourd’huiUn marché très important
En France, les analyses médicales re -présentent 2,5 % des consommations desoins et de biens médicaux, soit 4,5 Md€sur les 175,7 Md€ (2009) que représen-tent l’ensemble des investissements.Néanmoins, ces dépenses liées au diag-nostic influencent 70 % des décisionsmédicales constituant ainsi un poste decoût qui pèse fortement sur les collectivi-
tés. De plus, ces dépenses ne cessent de croitre dans les pays de l’OCDE avecune progression de près de 10 % entre2000 et 2003.
Cette tendance globale montre uneréelle nécessité d’améliorer le dépistagedes maladies afin de pouvoir endiguer,très précocement, toute aggravation etprolifération. Pour cela une améliorationdes matériels de diagnostic doit notam-ment être réalisée. En particulier, des ana-lyseurs d’hématologie, capables en moins
de quelques secondes de caractériserplusieurs dizaines de sous-populationscellulaires et d’identifier une cellule anor-male parmi plusieurs milliers ou millions,doivent être développés.
Processus de diagnostic et de soinL’acte de diagnostic commence le plus
souvent par un prélèvement sanguin(figure 1). Celui-ci est analysé par un auto-mate d’hématologie qui fournira dans unpremier temps une analyse « de routine »des constituants du sang. Le praticien selivre alors à une première interprétationdes résultats : – si les résultats ne mettent pas en évi-dence d’anomalie, le patient n’aura pasde traitement, – si le praticien peut faire un diagnostic àl’aide des résultats, il peut, en général,prescrire un traitement adapté.
Mais dans certains cas, les résultats nepeuvent montrer qu’une anomalie sanspouvoir donner d’information directe surle diagnostic. Dans ces conditions, lepraticien va être obligé de prescrire unenouvelle analyse, cette fois avec unappareil plus complexe qui est appeléun cytomètre. Cet appareil coûteux n’est
Figure 1. Représentation schématique du parcours de soin.
généralement disponible que dans cer-tains laboratoires spécialisés et néces-site l’emploi d’un technicien hautementqualifié. Cela se traduit notamment par letransport des échantillons de sang avecle risque d’une détérioration de leur qua-lité et un coût d’analyse élevé. Cetteseconde étape permet au médecin d’éta-blir un diagnostic définitif et de proposerun traitement adapté. Au cours du traite-ment, le cycle de prise en charge peut êtreréitéré, si cela est nécessaire, afin de s’as-surer de la bonne efficacité du traitement.
Les appareils de diagnosticLes appareils de diagnostic actuels
sont particulièrement complexes et per-mettent de réaliser des tests sanguins oudes analyses pour le suivi de pathologiesspécifiques. Ils sont constitués de plusieursparties relevant toutes d’un domaine tech-nique (la physique, la chimie, la méca-nique, la fluidique, l’informatique, l’élec-tronique…).
Concernant les analyseurs d’hématolo-gie, les caractéristiques les plus impor-tantes pouvant actuellement être amélio-rées sont notamment : la sensibilité afinde dépister très précocement les mala-dies, la rapidité, la capacité à réaliser ungrand nombre de tests simultanément. Lecoût de ces appareils doit égalementêtre raisonnable afin de permettre à tousd’avoir accès aux soins.
Le principe d’un analyseur d’hématologieÀ la suite d’une prise de sang classique,
le tube de sang est introduit dans l’appa-reil (figure 2). Le sang (composé des cel-lules et du plasma) est transféré dans lecœur analytique de la machine après che-minement dans différents circuits hydrau-liques. Le sang est mélangé avec un réactifpuis amené au niveau de la cuve demesure.
Dans un second temps, les cellules sontfocalisées hydrauliquement grâce à desliquides que nous appelons liquides degainage, et qui permettent de faire défilerles cellules les unes après les autresdevant une première fenêtre de mesureélectrique puis une seconde fenêtre d’illu-mination optique (figure 3).
Ces mesures donnent des informationssur la taille de la cellule, sur sa granula-
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Figure 2. Photo d’une prise de sang etd’un analyseur d’hématologie.
Figure 3. Photo du système hydrodynamique. Figure 4. Représentation bi-paramétrique ou matrice.
Insertion dans l’analyseur
Prise de sang
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Figure 5. Exemple de système optique intégré dans unanalyseur d’hématologie.
rité, sur son contenu intracellulaire ou sursa nature. Il est alors possible de les dis-criminer suivant des catégories et d’affi-cher ces résultats sur un « simple » hémo-gramme.
Ces résultats sont ensuite traités pardes algorithmes permettant d’obtenir desreprésentations bi-paramétriques (figu -re 4), et de classer et comptabiliser les dif-férentes sous-populations cellulaires afinde détecter un éventuel déséquilibre desconstituants du sang.
Il est à noter que les analyses optiquesdans un analyseur d’hématologie utilisentla plupart du temps une seule sourcelumineuse (figure 5). Par contre, plusieurslasers, émettant un rayonnement cohé-rent à différentes longueurs d’onde, sontgéné ralement intégrés dans les cytomè-tres en flux pour obtenir une identification
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de multiples fluochromes spécifiques decertaines cellules et cela grâce à plusieurstraitements chimiques préliminaires.
Amélioration de la précision du diagnosticcellulaire
• Grâce à plusieurs sources lumineuses
L’association de sources lasers émettantdes rayonnements lumineux de différentescouleurs et de différentes intensités permetd’améliorer fortement la séparation depopulations ou sous-populations cellu-laires, surtout quand les fluorescences ontdes intensités éloignées. Ceci permetd’ajuster les niveaux de fluorescence desdeux fluorochromes utilisés (figure 6).
Ce type de discrimination est basé surdes mesures électriques d’impédance et
des mesures optiques de diffraction et defluorescence. La discrimination des éosi-nophiles et des basophiles parmi lesautres leucocytes (c’est-à-dire les mono-cytes, neutrophiles, lymphocytes, imma-tures granuleux, cellules à haute teneur enacides nucléiques) peut être fortementaméliorée en utilisant deux excitationscombinées grâce à un modulateuracousto-optique (figure 7).
• Grâce à un système d’identification par codageLa discrimination de deux types de
microsphères fluorescentes peut égale-ment être obtenue en utilisant une sourcelaser émettant deux radiations synchrones(491 et 532 nm). Le codage est effectuégrâce à un modulateur acousto-optique,
les modulations de l’intensité sous formesinusoïdale, à des fréquences 1 et 2 sontassociées respectivement aux longueursd’onde d’émission laser 1 et 2. Le co -dage de chaque signal optique incidentpermet de discriminer les signaux de fluo-rescence provenant de différents types demicrosphères malgré le recouvrement deleurs spectres de fluorescence (figure 8).Cette nouvelle technique de codagespectral ouvre la voie à de nouveaux axesde recherche et permet d’améliorer la pré-cision du diagnostic dans le domaine del’hématologie.
Exploitation d’une source laser multilongueur d’onde pour le diagnosticcellulaire
L’utilisation de plusieurs sources lumi-neuses au sein d’un système d’analyseengendre de l’instabilité opto-mécaniqueet les longueurs d’onde fixes des sourceslasers ne permettent pas d’exciter les cel-lules avec la précision spectrale néces-saire. L’utilisation d’un système uniquecapable d’engendrer un grand nombrede longueurs d’onde (sources blanchescohérentes) permet de contourner effica-cement ces problèmes et d’améliorer sen-siblement la précision des systèmes d’ana-lyse. Une découpe ultrarapide du spectred’émission (utilisation d’un modulateuroptique) permet d’obtenir un peigne defréquences ajustable et de gérer, entemps réel, l’amplitude de chaque onde.
Les sources lasers de type super-conti-nuum, basées sur l’utilisation d’un micro-laser et d’une simple fibre micro-structurée,
Figure 7. Deux excitations combinées permettent de discriminer les éosinophiles et les basophiles parmiles autres leucocytes.
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Figure 6. Spectres d’absorption et d’émission de deux fluorochromes. Représentations des longueurs d’onde d’excitation laser, 1 et 2.
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Figure 8. Exemples de (a) signal modulé détecté sur un canal et correspondant à une microsphère, (b)signal utile extrait à partir du signal (a).
Figure 9. Exemple de supercontinuum (XLIM, Leukos) : (a) le laser utilisé et (b) son spectre d’émission.
constituent donc un outil de choix. Cesémetteurs polychromatiques, développéset commercialisés, dans notre cas, par le laboratoire XLIM et la jeune société Leukos (figure 9), offrent des performan -
ces excellentes en termes de stabilitéd’amplitude, de largeur spectrale et dedensité de puissance. Les systèmes lasersminiatures sont également des systèmesdéclenchés. Horiba Medical a donc
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adapté ces analyseurs cellulaires pourpermettre la synchronisation d’une impul-sion laser unique avec une cellule biolo-gique. Ce processus d’analyse, basé surle principe : « une cellule une impulsion »,utilise la mesure d’impédance électriquecomme moyen de synchronisation.
L’émission quasi-continue de ces laserspermet alors l’éclairage systématique de chaque cellule et cela avec un tauxd’illumination identique et précis. Cettesource blanche a également été adap-tée en termes de structure modale pourchaque longueur d’onde afin de permet-tre la réalisation d’une mesure de diffrac-tion en lumière blanche. Une fibre multi-mode à profil rectangulaire est alorsutilisée comme brouilleur de modes ce quiminimise les effets chromatiques liés à l’il-lumination de la fenêtre optique. Le prélè-
vement d’une longueur d’onde dans lebleu (autour de 482 nm) a par exemplepermis d’obtenir une excellente discrimi-nation des lymphocytes, des monocytes,des granulocytes, des granulocytes imma-tures et des cellules à haute teneur enacides nucléiques (telles que les lympho-blastes, les monoblastes et les plasmo-cytes).
Perspectives
L’utilisation de sources multi-longueursd’onde dans des analyseurs cellulairesconduit à de réelles avancées en termesde diagnostic de précision. Le coût de cessources reste tout à fait abordable et per-met d’obtenir suffisamment de densitéspectrale de puissance pour garantir des
analyses de fluorescence avec un excel-lent rapport signal sur bruit. La fréquenceoptimale de ces sources est directementliée à la statistique de passage des cel-lules dans la fenêtre de mesure et restedans un ordre de grandeur acceptablepour des sources miniatures déclenchéesactivement et passivement ( 20 kHz).
Horiba Medical souhaite poursuivrel’étude de l’implantation des sources poly-chromatiques dans ses analyseurs. Destests cliniques systématiques devraientégalement valider de manière forte cesnouveaux systèmes. Horiba Medical ad’ailleurs effectué une deman de de sub-
vention auprès d’OSEO dansle cadre des projets de type ISI (Innovation Stratégie In -dustrielle) afin de poursuivreces investigations. Ce projet,dat@diag, a été accepté et adébuté le 1er janvier 2012 etcela en partenariat avec, entreautres, l’Université de Limoges.Il va permettre de poursuivreles efforts de recherche pré-sentés ici pour aboutir à desproduits innovants et perfor-mants. Ces dispositifs de diag-nostic permettront de gagneren précision sur l’aide au diag-
nostic et le suivi thérapeutique, et donc dedétecter plus facilement des maladiesspécifiques pour mieux les combattre,afin d’accroître la durée de survie despatients.
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Des travaux menés dans le cadre du projet NextGenPCF
Les résultats présentés dans cet article ont été obtenus lors de la thèse de doctorat de NellyRongeat dans le cadre d’une bourse CIFRE et d’un partenariat entre la société Horiba Medicalspécialisée dans le diagnostic en hématologie, et l’Université de Limoges (laboratoire XLIM).Ces travaux de recherche se sont déroulés en partie dans le cadre du projet européen NextGenPCF (Next Generation Photonic Cristal Fiber – FP6) qui avait pour but de développerde nouvelles fibres optiques micro-structurées en silice et de démontrer leur utilité dans la réa-lisation de sources lasers multicolores appliquées au diagnostic cellulaire. Le consortium deNextGenPCF rassemblait dix-huit groupes de recherches industriels et académiques parmi lesquels Horiba Medical (Montpellier), Draka Comteq, Leukos (Limoges), l’Université de Lille(Phlam), l’Université de Limoges (XLIM), l’Université de Jena (Allemagne) ou encore l’Universitéde Bath (Angleterre).
Horiba Medical
Horiba Medical, dont le siège social estsitué à Montpellier, fait partie du groupejaponais Horiba qui compte environ 5000personnes réparties dans 25 pays dans lemonde. Horiba Medical est spécialiséedans la conception et la fabrication de sys-tèmes d’analyse in vitro appliqués à l’héma-tologie et la biochimie, et compte 800 per-sonnes dont près de 600 sur le site du siègesocial. Sur le marché du diagnostic héma-tologique, et en termes de production d’ins-truments, Horiba Medical occupe uneplace prépondérante en Europe et est le 3e acteur mondial.
Figure 10. Discrimination de différentes populations leucocytaires grâce à un analyseur d’hématologieintégrant une source de lumière « blanche ».
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Que mesure-t-on ?Utilisés pour caractériser les impulsions
laser, notamment les impulsions ultra-courtes pour lesquelles les photomultipli-cateurs s’avèrent trop lents, les auto-corré-lateurs, comme leur nom l’indique, nedonnent accès qu’à la fonction d’autocor-rélation du profil temporel des impulsionset non pas directement au profil lui-même.Pour permettre aux utilisateurs d’accéder,à partir de la largeur à mi-hauteur de latrace d’autocorrélation, à la durée réellede l’impulsion, les systèmes doivent doncfaire des suppositions sur la forme de l’im-pulsion afin d’utiliser le bon facteur deforme. Afin de s’affranchir de cette con -trainte et de fournir directement le profiltemporel des impulsions, plusieurs sys-tèmes intégrant la mesure de la phasespectrale ont récemment été introduits. Ilspermettent ainsi d’avoir accès au dépha-
sage résiduel des différentes composantesspectrales qui constituent l’impulsion.
Les différents types de systèmes
Les systèmes les plus fréquemment utili-sés sont les auto-corrélateurs à balayagedestinés aux impulsions présentant des fréquences supérieures à 10 kHz. Pour lesfréquences inférieures, voire les impulsionsuniques, des systèmes dits « mono-coups »intègrent un cristal doubleur et une caméraCCD permettant de visualiser la figure de second harmonique. Les corrélateurs « croisés » réalisent une corrélation entreune impulsion et une impulsion adjacente,ce qui permet d’avoir des informations surla forme de l’impulsion et sur le contrasteentre les deux impulsions utilisées pour lamesure.
Pour la mesure de phase, les systèmesse répartissent en trois grandes familles. LesSPIDER (spectral phase interferometry fordirect electric-field reconstruction), baséssur une approche interférométrique, réali-sent un mélange de fréquences entre l’im-pulsion à mesurer et une impulsion étirée,puis des interférences entre les deux spec-tres. Dans cette famille entre aussi laméthode dite Spirit, développée par lelaboratoire XLIM à Limoges et qui s’ap-puie sur l’interférométrie spectrale à déca-lage résolue temporellement sans réfé-rence. Les FROG (frequency-resolvedoptical gating), basés sur une approchespectrométrique, nécessitent l’emploi d’unalgorithme itératif mais fournissent desinformations très visuelles. Enfin, une nou-velle technique, basée sur la générationde polarisation croisée par effet nonlinéaire, couplée à une technique de type
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Acheter un auto-corrélateur optique
Destinés à la caractérisation des impulsions laser, les auto-corrélateurs optiques ne permettent pas de connaîtredirectement leur durée. Des systèmes plus complexes, mesurant aussi la phase, sont ainsi apparus plus récemment.Le développement des applications des impulsions ultra-brèves rend plus que jamais nécessaire l’utilisation de cesinstruments.
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interférométrie spectrale est récemmentapparue sur le marché.
Les principales caractéristiques
Comme la plupart des systèmes opti -ques, le choix d’un auto-corrélateur estguidé en partie par la plage de longueursd’onde à couvrir. Les systèmes à ba -layage sont très souvent spécifiés pourune plage donnée, avec peu de possibi-lités d’évolution. Les systèmes plus com-plexes, rendus nécessaires notammentpour les chaînes laser comportant lagénération de plusieurs harmoniques,peuvent être livrés avec un jeu de cristauxet de détecteurs spécifiques pour chaquelongueur d’onde et sont ainsi adaptablesà des applications différentes. La duréede l’impulsion à mesurer et son taux derépétition sont aussi des informations capi-tales dans le choix d’un auto-corrélateur.
Les fournisseurs français
Si les caractéristiques de précision et de sensibilité sont en général peu discri-minantes d’un système à l’autre, la faci-lité d’utilisation est par contre un atoutsouvent crucial : simplicité d’alignementdu système qui influence directement letemps mis à réaliser chaque mesure ; pos-sibilité de recueillir, de stocker et de traiterles données via une interface intuitive,voire directement sur un PC.
Contrôler et analyser
Au-delà de la simple mesure des impul-sions laser, les auto-corrélateurs permet-tent d’accéder à des fonctions de contrôleet d’analyse. Parmi les applications, citonspar exemple la caractérisation de l’inter-action laser-matière qui nécessite decaractériser l’impulsion au niveau del’échantillon, afin de connaître sa puis-sance crête. Or, les impulsions ultra-
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Figure 1. Exemple de trace d’autocorrélation fournie par un système commercial.
Figure 3. Deux exemples d’auto-corrélateurs.
Société Marque ContactACAL BFi Femtolasers Guillaume DUBOIS Tél. : +33 (0)1 60 79 59 30 [email protected]
Amplitude Technologies Amplitude Federico CANOVA Tél. : +33 (0)1 69 11 27 90 [email protected]
Fastlite Fastlite Hervé JOUSSELIN Tél. : +33 1 45 30 12 96 [email protected]
Newport Spectra Physics Guy FLAQUIERE Tél. : +33 1 60 91 68 62 [email protected]
Optoprim APE François BECK Tél. : + 33 (0)1 41 90 33 77 [email protected]
Rofin Avesta Project Christian DEVERDUN Tél. : +33 (0)7 86 51 13 17 [email protected]
Thales Laser Thales Tél. : +33 (0)1 30 96 70 00 [email protected]
courtes sont particulièrement sensibles àla traversée des systèmes optiques, telsque les microscopes, et il est donc néces-saire d’utiliser des auto-corrélateurs auplus près de l’échantillon. Certains sys-tèmes permettent aussi de visualiser endirect les modifications subies par uneimpulsion lorsque l’on introduit un compo-sant sur le chemin optique.
RemerciementsMerci à Jean-Paul Chambaret, François Beck, Guillaume Dubois, Guy Flaquière et Christian Deverdun pour leurs informations.
Figure 2. Schéma de principe d’unauto-corrélateur.
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Lasers DPSS
Spectra-Physics, une marque du groupeNewport Corporation, vient de lancerdeux nouveaux lasers industriels déclen-chés, destinés aux applications de fabrication en continu des composants microélectroniques. Le laser Pulseo 355-Turbo, qui offre un rayonnementUV à de très hautes fréquences de récurrence (jusqu’à 500 kHz), est destiné à la fabrication à haute vitesse des semi-conducteurs, des écranstactiles, des interconnexions à haute densité et autres composants micro -électroniques. Le laser Explorer 1064-3 génère quant à lui une puissancede crête élevée en infrarouge et est particulièrement adapté aux opérationsde réparation de mémoire et de micro-usinage.
Spectromètres miniatures
HORIBA Jobin Yvon introduit leVS20, spectromètre miniaturepour OEM. Basée sur le spectro-mètre CP20, la famille VS20 offrequatre versions, de 200 à 1700nm. Elle répond aux contraintesdes petits instruments portables,pour lesquels la notion d’espaceest primordiale. Les applicationsvisées vont de l’analyse de l’eauet des caractéristiques environne-mentales aux spectrophotomètresen passant par la mesure de cou-leur, le contrôle de panneauxsolaires, les applications biomédi-cales ou la caractérisation desLED.
Platine motorisée sous vide
La nouvelle platine T-LSM-SV2 de Zaber,commercialisée par Laser 2000, permetde déplacer des objets de 10 kg sur descourses de 25, 50, 100 ou 200 mm dans des videsde 10-6 Torr. Elle peut atteindre des vitesses de déplacement de16 mm/s et se connecter simplement en série à d’autres platines Zaber.Grâce au contrôleur intégré, elle peut être branchée directement à unPC et est fournie avec un logiciel de pilotage et les routines compatiblesavec la majorité des logiciels du marché. Co
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HORIBA Scientific présente l’UVISEL 2, une nouvelle générationd’ellipsomètre spectroscopique conçu avec la technologieHORIBA Jobin Yvon, véritable plateforme pour la métrologiedes couches minces.
UVISEL-2Nouvelle générationd’EllipsomètreSpectroscopiqueDes performances inégalées
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http://www.horiba.com/fr/scientific/uvisel-2
L’UVISEL 2 intègre de nombreuses fonctions d’automatisation (porteéchantillon XYZ, angle variable, auto alignement, auto calibration et autodiagnostic) permettant de répondre à tous les besoins d’analyse ellip-
sométrique appliquées aux couches minces.
L’UVISEL 2 inclut également un système breveté de visualisation de l’échan-tillon, couplé à une sélection automatisée de huit tailles de spot. Ce systèmeunique d’ imagerie permet de visualiser tous les types de surface (transpa-rente, rugueuse, plane, réfléchissante) pour un positionnement précis du spotdans la zone de mesure. Avec un module optique optimisé pour apporter des mesures ellipsométriquesprécises et stables, l’UVISEL 2 est piloté par le logiciel DeltaPsi 2, logiciel de référence pour la mesure, la modélisation et le « reporting » en ellipso-métrie. DeltaPsi 2 est un logiciel avancé, comprenant de nombreuses fonctionsde modélisation, d’analyses et de recettes automatiques, le tout au traversd’une interface compréhensible et simple d’utilisation.
De par ses fonctionnalités et ses performances, l’UVISEL 2 vous aidera à carac-tériser une structure de couche mince dans ses moindres détails. Conçu pourles applications actuelles et les applications du futur, l’UVISEL 2 caractérise
de façon optimale les couches trèsminces et très épaisses, les substratstrans parents et les substrats flexi-bles, les nano et les micro structures.L’UVISEL 2 allie rapidité et flexibilitéde mesure, délivre des résultats
justes et précis pour les besoinsde la recherche et de l’industrie.
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Exemple de mesure avec le microspot (taille 35x85μm) sur un échantillon présentant deslignes à ruban (microstrip). Il faut noter que le spot est visible aussi bien sur la surface rugueused’Aluminium (1) que sur la surface place de SiO2 (2).
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Mesureur de puissance et d’énergie
Gentec-EO lance son nouveaumesureur universel de puissanceet d’énergie laser, le M-LINK.Compatible avec tous les typesde têtes disponibles (thermopiles,pyroélectriques et photo détec-teurs), il intègre un algorithmeunique de suppression du bruit lui permettant de réaliser des me -sures précises de faibles niveauxd’énergies, jusque dans les femto-joules. Contrôlé par une interfaceLabView, il est également équipéd’un trigger externe permettantune synchronisation avec leslasers pulsés.
Simulateur de circuits photoniques intégrés
Lovalite présente Interconnect, le logiciel de simulation de circuits opto -électroniques et photoniques intégrés de la société Lumerical. Il permet deconcevoir, simuler et analyser les composants photoniques intégrés sur sili-cium : modulateurs de Mach-Zender, résonateurs, réseaux… Il est entière-ment compatible avec les logiciels FDTD Solutions et MODE Solutions quisimulent des composants électromagnétiques.
Récepteurs APD
Laser Components présente ses nouveaux récepteursphotodiodes à avalanche, la série H0. Fournis dansun boîtier TO5 modifié très compact avec un diamètred'approximativement 5 mm, ils peuvent être intégrés dans des systèmesde petites dimensions pour des mesures de distance ou la détection detrès faibles signaux de lumière. Pour réduire le bruit d’amplification etdonc le bruit global du module détecteur/amplificateur, Laser Compo-nents a réalisé des connexions aussi courtes que possible.
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Laser femtoseconde
Absys ajoute à sa gamme de lasers à fibre un laser pulsé femtoseconde dePolaronyx, émettant à 2 μm. D’une puissance moyenne de 2 W, avec deslargeurs d'impulsions de 100 à 1000 fs et un taux de répétition fixe comprisentre 5 et 100 kHz, il est dédié à des applications comme la spectroscopie,la recherche dans les phénomènes ultra rapides, la caractérisation des photo-détecteurs ou la recherche biomédicale.
Machine de fabrication additive
La nouvelle machine de fabricationadditive EasyCLAD MAGICconçue par Irepa Laser, principa-lement pour la réalisation depièces pour l’aéronautique et l’aé-rospatiale, permet de s’affranchird’un long processus de fabricationen réalisant directement despièces fonctionnelles. Elle intègrele procédé CLAD, qui consiste àdéposer par couches successivesdes poudres fusionnées par laser pour réaliser des éléments métalliques,denses et homogènes, aux dimensions parfaitement maîtrisées.
Compensation de focus
Optophase présente le nouveausystème de compensation defocus de la société ASI Imaging, leCRISP (Continuous Reflective Inter-face Sample Placement). Destiné à compenser les modifications defocus dues notamment à des causesthermiques, il peut aussi être utilisépour maintenir un point de focalisation durant un déplacement. Basé surun système à LED, il est particulièrement dédié aux applications de micro-scopie.
Caméra polarimétrique
Optoprim présente la dernièrecaméra polarimétrique Salsade la société BossanovaTechnologies, qui fournit, àune cadence vidéo de 12 Hz,tous les paramètres de Stokes décri-vant l’état de polari sation de l’ondeélectromagnétique : degrés depolarisation linéaire, circulaire et elliptique. La caméra est composée d’uncapteur CCD 12 bits Megapixel, et d’une monture C standard pour l’ob-jectif. La Salsa est notamment destinée à l’imagerie biomédicale, lecontrôle d’aspect sans contact et les applications de métrologie.
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Compteur de photons
Aurea Technology vientd’introduire un module decomptage de photons « touten un » pour le proche infrarouge.Le SPD_AT, destiné aux applications de comptagede photons résolues en temps, inclut une photodiode à avalanche InGaAset un refroidisseur thermoélectrique permettant d’atteindre une efficacité dedétection jusqu’à 25 % et un bruit de courant inférieur à 5.10-6. Livré avecune interface graphique compatible avec LabVierw et C++, il existe aussien version « duale » avec deux détecteurs de photons.
Extension de longueur d’onde
Newport Corporation an nonce l’arri-vée, dans sa gamme de solutions demicroscopie et spectroscopie non li -néaires, du nouveau dispositif d’exten-sion de longueurs d’onde SCG-02. Spécifiquement conçu pour être com-biné aux lasers femtosecondes Ti:saphir, il offre ainsi une solution modulairepour la génération de supercontinuum. Le SCG-02 est préassemblé et préa-ligné en usine. Ses commandes manuelles intégrées permettent d'atténuerle rendement fondamental et de générer une sortie supercontinuum paral-lèle à large bande. Il a été conçu pour respecter la trajectoire du faisceauet la plage d’accord de la source de pompage.
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Compteur de photons
ID Quantique présente le compteur de photonsInGaAs/InP id220, fonctionnant en modefree-running aux longueurs d’onde télécoms,1310 et 1550 nm. Les photons peuvent être détectés avec une probabilitéjusqu’à 20 % à 1550 nm, tout en gardant un taux de coups sombres très bas.Une résolution temporelle aussi basse que 250 ps peut être atteinte.
Capteurs CMOS
e2v introduit deux capteurs dans sa gamme Rubyen imagerie CMOS. Ils offrent une taille de pixelde 5,3 µm, un rendement quantique (QE) supé-rieur à 80 % et une sensibilité importante dans leproche infrarouge, supérieure à 50 % à 850 nm. Ils sontdestinés aux systèmes travaillant à très basse luminosité : le modèle RubyEV76C660 est optimisé pour la vision nocturne et les caméras de surveil-lance ; le Ruby EV76C661 est particulièrement adapté aux applicationsdestinées à capturer des objets en mouvement, telles que les caméras devision industrielle ou les systèmes de régulation du trafic.
Miroirs gaussiens
Laser Components vient de mettre en œuvre un nouveauprocédé de revêtement pour ses miroirs gaussiens. Com-patible avec un très large choix de formes de courbes, ilpermet à ses clients de choisir exactement la répartition
du taux de réflexion à partir du centre du miroir. Ce nouveau procédé a deplus permis de réduire les coûts de production, notamment pour les miroirsà 1064 nm. Les miroirs gaussiens sont notamment employés comme cou-pleurs de sortie dans les résonateurs ou pour produire des rayons laser avecune distribution d'énergie très homogène.
Lunettes de protection laser
Laser 2000 présente la nou-velle monture RIO offrant deslunettes de protection laserlégères et robustes, et permettantle port de lunettes de correction. Disponible avec des filtres en verre ou en polymère, couvrant une large gamme de couleurs, elle peut êtreutilisée pour des longueurs d’onde allant de 190 nm à 11 μm.
Laser Components ..............................................................................................................IVe de couvertureOPTO.....................................................................................................................................IIe de couverture
Bullier .............................................................................................................................................................24CVI Mlles Griot ...........................................................................................................................................59Excel Quantronix ..........................................................................................................................................21Hamamatsu....................................................................................................................................................41HORIBA Jobin Yvon ....................................................................................................................................57IDIL Fibres Optiques ....................................................................................................................................27IDS..................................................................................................................................................................23Imagine Optic ..............................................................................................................................................29Knight Optical Europe.................................................................................................................................53Laser Components .......................................................................................................................................17Linos................................................................................................................................................................35Mesurexpo Vision ........................................................................................................................................60Micro-Contrôle/Spectra Physics........................................................................................................13, 45Optoprim .......................................................................................................................................................55Photline...........................................................................................................................................................19Resolution Spectra Systems ........................................................................................................................58Scientec .........................................................................................................................................................31Spectrogon....................................................................................................................................................15Trioptics ..........................................................................................................................................................39Yenista ............................................................................................................................................................43
Un Focus sur l’optique photonique en Aquitaine à l’heureoù cette région s’apprête à accueillir une antenne de l’Institutd’optique Graduate School.
Un dossier consacré à l’optique X : instrumentation, sources et applications possèdent, dans cette gamme de longueurs d’onde, des propriétés très particulières.La vie et l’œuvre de William Bragg.Comprendre la protonthérapie.Toutes les informations pour acheter un profilomètre optique.Et toute l’actualité et les nouveaux produits de la profession.
Participez vous aussi à ce numéro en nous faisant parvenir vos informations ! Date limite : 30 avril 2012.
Le numéro 59 de Photoniques paraîtra le 11 juin 2012
AU SOMMAIRE :
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Photoniques est éditée par EDP Sciences, 17 avenue du Hoggar, P.A. de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A, France Tél. : 33 (0)1 69 18 75 75Fax : 33 (0)1 69 07 45 17RCS : 308 392 687 – ISSN : 1629-4475www.photoniques.com – www.edpsciences.org
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Publicité Annie KellerMobile : 33 (0)6 74 89 11 47Tél./Fax : 33 (0)1 69 28 33 69 [email protected]
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Impression Fabrègue imprimeurB.P. 10 87500 Saint-Yrieix la Perche
Dépôt légal Avril 2012
Routage Routage 93 (93)
The Photon Counter
COUNT. Découvrez une nouvelle dimension dans le comptage de photon. Trois sociétés.
Toutes expertes reconnues dans leurs domaines d’activité respectifs, elles ont associé leurs
forces pour créer quelque chose de nouveau. L’expert incontesté de l’électronique rapide
– PicoQuant GmbH – et le fabricant novateur de photodiodes avalanches
– LASER COMPONENTS DG, Inc. – délivrent les
composants essentiels pour l’assemblage des modules COUNT. Avec nos modules de comptage de
photon vous allez découvrir des performances jusque là inconnues : le record du taux de
comptage et l’efficacité quantique la plus élevée disponible.
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Les nouveaux compteurs de photons COUNT affichent une efficacité quantique inégalée deplus de 70% dans le rouge. De plus, ils sont parfaitement adaptés aux mesures sur toute labande spectrale 400-1000 nm. Le COUNT est conçu sur la base d’un détecteur avalanche silicium (APD) spécialement développé de très faible bruit et fonctionnant en mode Geiger. Associé àson électronique optimisée, cet APD représente le cœur du module COUNT.
Les modules standards sont disponibles avec des taux de comptage de 20 à 250 coups.Les modules avec <10 cps (coups par seconde) sont également disponibles. Grâce à sonboîtier compact et sa compatibilité plug & play, remplacer un compteur de photons existantpar le nouveau COUNT est un jeu d’enfant.