A Le flux énergétique d'un laser

Le flux énergétique Φ_é d'une source lumineuse est le rapport de l'énergie lumineuse rayonnée par la source W par la durée Δt.

On peut aussi écrire W = Φ_é × Δt

B Les propriétés

Un faisceau laser est unidirectionnel, intense, monochromatique et cohérent :

unidirectionnel : le faisceau se dirige dans une seule direction sans diverger contrairement à la lumière émise par une ampoule à incandescence, pour laquelle le faisceau s'écarte ;

intense : la lumière émise est très intense, car elle se répartit sur une petite surface de l'ordre de quelques millimètres carrés. Cette puissance par unité de surface importante offre au laser de nombreuses applications mais le rend dangereux pour les yeux : le faisceau laser peut entraîner une cécité irréversible en cas de vision directe ;

monochromatique : le laser émet une seule longueur d'onde. Le spectre d'un laser ne comporte qu'une seule radiation ;

cohérent : la lumière produite par un laser est ordonnée dans le temps et dans l'espace.

Les puissances ou flux énergétiques retenus pour un laser continu émettant dans le domaine visible sont : la classe 1 jusqu'à 0,39 µW ; la classe 2 de 0,39 µW à 1 mW ; la classe 3 de 1 à 500 mW et la classe 4 au-delà de 500 mW.

Un faisceau laser est peu divergent et fin, il a donc une irradiance considérable. Dans le cas d'un « stylo laser » de puissance P = 1,0 mW ayant un faisceau de diamètre d = 2,0 mm, l'irradiance vaut I = $\frac{\text{P}}{\text{S}}$ avec P = 1,0 × 10^–3 W et S = $\frac{\Pi {\text{d}}^2}{4}$ = 3,1 × 10^–6 m², soit I = 322 W.m^–2. S'il est reçu au niveau de la pupille, focalisé sur la rétine, il peut causer des dégâts irréversibles.

C Les applications des lasers

En ophtalmologie : les lasers femto seconde permettent de vaporiser une partie de la cornée avant qu'un autre laser n'en modifie la courbure. Les opérations de la cataracte utilisent aussi des lasers.

En dermatologie : les lasers servent pour l'épilation, la réduction d'angiomes ou la cicatrisation. Selon l'objectif souhaité, un laser pulsé à colorant (λ = 595 nm) ou un laser presque continu YAG (1 064 nm) sera employé. La cible traitée doit absorber le faisceau laser. Le graphique ci-dessous indique les zones d'absorption (mélanine, globules rouges, eau) en fonction de la longueur d'onde.

En dentisterie : pour le traitement des caries, en chirurgie des tissus mous, en implantologie.

En physiothérapie : le laser facilite la guérison des tissus blessés et accélère la reconstruction des tissus tout en réduisant l'inflammation et la douleur.

En chirurgie : le laser sert de bistouri et réduit considérablement les saignements.

Dans l'industrie : le laser permet de découper des matériaux rapidement et précisément.

En urbanisme ou en construction : le laser permet la mesure de distances.

D La protection contre les risques

Le symbole de danger (ci-contre) doit être affiché sur les appareils comportant une source de lumière laser ou dans un espace où un faisceau laser risque d'être présent.

Pour des questions de sécurité, la législation française interdit l'utilisation de lasers de classe supérieure à 2 en dehors d'un cadre professionnel.

Pour travailler dans des conditions de sécurité optimales, il faut suivre des consignes strictes :

utiliser une peinture mate sur les murs ;

manipuler des matériaux peu inflammables ;

prévoir peu de lumière dans la pièce pour que la pupille de l'œil ne soit pas trop ouverte ;

afficher un pictogramme de danger de faisceau laser dans la pièce et sur la porte du laboratoire ;

relier le laser à la terre, car il y a présence de source électrique haute tension à l'intérieur du boîtier ;

éviter de pointer le faisceau vers une porte ou une fenêtre ;

utiliser des écrans protecteurs ;

placer le faisceau à une hauteur différente de celle de l'œil ;

éviter la présence de tout objet réfléchissant (bijoux, outils, etc.) ;

porter des vêtements et des lunettes de protection adaptés au laser utilisé ;

atténuer la puissance du faisceau au minimum nécessaire pour les expériences réalisées (filtres, atténuateurs) et en particulier lors des réglages ;

utiliser un laser de classe 1 ou 2 est conseillé pour vérifier les alignements ;

réduire au maximum la présence de personnes dans la salle de manipulation ;

avoir suivi une formation sur la sécurité des lasers.