Les lasers domptent les décharges électriques
Les décharges électriques ont trouvé des applications dans le domaine du soudage, du micro-usinage et de l'allumage de combustible, pour n'en citer que quelques-unes. La minuscule étincelle électrique d'un moteur à combustion est très différente d'un éclair dans le ciel, mais ils ont beaucoup de points en commun. Les deux sont imprévisibles. La foudre peut être attirée par un paratonnerre, mais il a été démontré depuis longtemps qu'il est impossible de prévoir le parcours qu'elle suivra. Lorsqu'une étincelle électrique est créée, les ingénieurs espèrent qu'elle ira où ils le désirent. Cependant, des chercheurs financés par l'UE ont récemment découvert un moyen de contrôler la trajectoire d'une étincelle lorsqu'elle décrit un arc entre des électrodes. Des avancées technologiques et une recherche menée dans le cadre du projet KOHERENT (Kerr based OPA for high energy infrared pulse generation), financé par l'UE, a permis de réaliser la démonstration spectaculaire d'un étincelle électrique suivant une trajectoire régulière. Pour cela, les chercheurs ont exploré de nouvelles méthodes pour utiliser de façon efficace des lasers de pompage à infrarouge moyen et produire un rayonnement à grande longueur d'onde (jusqu'à 60 micromètres). Des études poussées de la photo-ionisation, induite dans l'air par la génération d'un rayonnement à grande longueur d'onde, leur ont permis de générer des pulsations se propageant sur des trajectoires courbes. Pour la démonstration, les chercheurs ont mélangé et assorti différents types de faisceaux laser, Ceux-ci ont été manipulés afin de forcer une décharge électrique à se déplacer le long d'une trajectoire droite ou parabolique. Le trajet ne doit pas toujours être simple; Il peut suivre des trajectoires courbes, par exemple en forme de S. La lumière peut se concentrer sur une ligne, comme dans le faisceau de Bessel, ou le long d'une parabole, comme dans un faisceau Airy. Néanmoins, les faisceaux Bessel et Airy ont la capacité de «s'auto-guérir». S'ils sont bloqués, ces faisceaux laser sont capables de se reconstituer par eux-mêmes de l'autre côté de l'obstacle. Les chercheurs se sont demandé si cette propriété inhabituelle du faisceau pouvait être utilisée pour guider des décharges électriques. Ils ont placé un objet entre deux électrodes et remarqué que la décharge électrique sautait par-dessus «l'obstacle» pour se rendre au prochain faisceau laser, sans endommager l'objet. Cette découverte, consistant à faire suivre des courbes à des décharges électriques, a été faite sur le site ALLS (Advanced laser light source) de l'Institut national de la recherche scientifique du Canada (INRS). Les chercheurs ont collaboré avec des collègues du Canada, de Chine, de France, du Royaume-Uni et des États-Unis. Les décharges électriques ont jusqu'à présent été utilisées pour le soudage industriel et l'usinage, les moteurs à combustion et les systèmes de protection contre la foudre. Un contrôle systématique et précis des décharges à haute tension ouvrira un grand nombre de perspectives, que ce soit pour la recherche scientifique ou pour des applications pratiques.
Mots‑clés
Décharges électriques, faisceaux laser, micro-usinage, allumage de combustible, éclairage, KOHERENT
