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Le laser Téramobile est issu d'un projet franco-allemand entrepris en 1999 par le CNRS et la DFG (Allemagne). Dès le départ, ce projet a fédéré quatre laboratoires à Berlin, Jena (Allemagne), Palaiseau (LOA, École Polytechnique) et Lyon (Lasim, Université Lyon 1). Ces laboratoires ont été rejoints par le groupe de physique appliquée de l'université de Genève.
Afin d'étudier les applications des lasers ultrabrefs dans l'atmosphèreatmosphère, l'équipe du Téramobile a construit le premier laser mobilemobile produisant des impulsions femtoseconde d'une puissance de plusieurs TW : cette puissance instantanée correspond à celle de mille centrales électriques.
Le laser Téramobile
Le laser Téramobile est intégré dans un conteneur maritime équipé comme un laboratoire d'optique, et dont les spécifications permettent des mesures de terrain quelles que soient les conditions météorologiques. C'est un système d'amplification à dérive de fréquence, dans une configuration classique adaptée aux contraintes de place liées à la constructionconstruction d'un système mobile. Il fournit des impulsions à une cadence de répétition de 10 HzHz. Leur puissance est de 5 TW, soit 350 mJ émis dans une duréedurée de 70 fs.
Le Téramobile est particulièrement dédié à l'étude de la filamentation. Dans ce mode de propagation, l'effet Kerr, une modification locale de l'indice de réfractionindice de réfraction de l'airair lié à l'intensité du laser, focalise le faisceau sur lui-même. L'intensité attente grâce à cette auto-focalisation permet d'ioniser l'air. Le plasma ainsi généré contrebalance l'auto-focalisation. L'équilibre dynamique qui s'ensuit s'établit pour des distances de plusieurs dizaines à quelques centaines de mètres. Les structures ainsi créées dans le faisceau ont un diamètre de l'ordre de 100 µm et sont appelées filaments.
L'automodulation de phase dans les filaments génère un large continuum, directement observable à l'œilœil nu. Le spectrespectre correspondant a été mesuré de 300 nm à 4,5 µm.
Le Lidar femtoseconde
Grâce au continuum de lumièrelumière blanche, les lasers femtoseconde-térawatt, tels que le Téramobile, pourraient améliorer les mesures LidarLidar.
Le principe du Lidar consiste à émettre des impulsions lumineuses dans l’atmosphère, où elles sont atténuées et rétro-diffusées. La partie diffusée vers l'arrière est détectée en fonction du temps (donc de la distance de diffusiondiffusion) et permet de reconstituer une information sur la composition de l'air sur le chemin du faisceau. En balayant le faisceau, on peut en plus réaliser une cartographie des polluants recherchés.
Alors que le Lidar classique, basé sur un laser monochromatique, ne peut mesurer qu'un polluant à la fois, le Téramobile, grâce au continuum de lumière blanche, permet de mesurer simultanément plusieurs paramètres atmosphériques.
Guider la foudre ?
L'ionisationionisation de l'air dans les filaments le rend conducteur de l’électricité. Le faisceau laser peut donc se comporter comme un « fil électriquefil électrique » qu'on placerait à un endroit bien choisi dans le ciel, pour jouer le rôle d’un paratonnerre. Des expériences en laboratoire, avec « seulement » quelques millions de voltsvolts et des décharges de quelques mètres, ont montré que la tension de claquage est réduite d'environ 30 % par le laser. Mais l'effet spectaculaire est le guidage de la décharge : celle-ci suit le chemin du faisceau laser (à droite), au lieu d'un tracé aléatoire des décharges naturelles (à gauche).
