André Ducasse : 1960-2000, recherche et structuration

La photonique, qui à l’origine s’appelait simplement « optique », est une tradition de recherche très ancienne en Aquitaine. On peut dater le démarrage de l’optique au cursus d’Alfred Kastler, et la séparer en trois grandes périodes. D’abord, des prémisses jusqu’à l’avènement des lasers (rappelons que le premier laser a été mis au point en 1960 par Théodore Maiman). Puis leur développement, et enfin la dernière, contemporaine, avec l’arrivée du Laser Mégajoule. André Ducasse, l’un des acteurs majeurs de la seconde période, nous raconte « son » histoire des lasers, quarante années d’évolution de la recherche.

 

Après son agrégation à Cachan, il contacte en septembre 1965 un membre de son jury d’agrégation, Jean Ruams, et commence à travailler à Bordeaux. Ce dernier lui conseille de s’intéresser aux lasers. Il construit alors son premier laser Hélium-Neon, qui « ne fonctionnait pas très bien, seulement dans l’infrarouge ». Le problème vient des fenêtres utilisées, en fluorines, qui se colorent. Ces centres colorés occasionnent des pertes importantes du faisceau dans le domaine visible. Tandis qu’il prépare sa thèse de troisième cycle, un autre étudiant qui vient de passer son DEA, Bernard Couillaud, a un professeur, Jean Roch, qui a travaillé sur les centres colorés. Il lui propose donc de travailler sur ce sujet, mais Bernard Couillaud ne sait pas trop quoi en faire. Après discussion, ils décident de travailler ensemble, et d’étudier les centres colorés sur les fenêtres de laser. Il s’aperçoivent que pour lire les publications sur le sujet, il faut comprendre la mécanique quantique. Bien que peu encouragés par leurs professeurs de l’époque à aller vers ce domaine d’étude, ils s’y attellent, ce qui leur permet d’interpréter leurs résultats sur les fluorines. Ils écrivent alors un papier qu’ils envoient à un journal de physique en 1967 qui, à leur surprise, est publié. 

 

En parallèle, sur Bordeaux, deux autres laboratoires s’intéressent aux lasers. D’abord le Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP), avec notamment Jean-René Lalanne, qui travaille sur les lasers solides, pour des applications en diffusion de matériaux. Aussi, un laboratoire d’infrarouge, qui utilise des lasers qu’il achetait, pour en étudier la diffusion dans l’infrarouge. Ils regardent autour d’eux, et ce qui les frappe est qu’à l’époque, au laboratoire d’optique moléculaire, les sujets de recherche sont dispersés, sans unité dans le laboratoire. A la recherche d’un sujet propre, ils constatent que les lasers avec lesquels ils travaillent fournissent des longueurs d’onde fixes, ce qui est un handicap pour la recherche. En effet, dans l’étude spectroscopique d’un milieu, il faut utiliser un laser qui délivre un rayon correspondant aux fréquences d’absorption de ce milieu, ce qui, avec des lasers fixes, n’est pas aisé. Justement, à ce moment démarrent les lasers accordables (à liquide), sur lesquels il est possible faire varier la longueur d’onde. Le sujet est trouvé.

 

Nous sommes au début des années 1970. La difficulté, c’est de rendre le liquide amplificateur, c'est-à-dire apporter l’énergie nécessaire pour déclencher le processus d’excitation. Pour exciter le milieu liquide, la méthode est de l’éclairer avec des lasers à argon ionisé (analogues à ceux que l’on rencontre en boite de nuit). Ces lasers à argon ionisés sont assez chers, André Ducasse et Bernard Couillaud prennent donc le parti d’en construire un eux-même. Après plusieurs essais, et la construction d’une alimentation assez grosse, le laser à argon ionisé fonctionne, éclaire le laser à colorant… mais celui-ci ne marche pas. Peut être est-ce du à un manque de puissance du laser à argon ionisé ? Ils décident de vérifier au labo d’infrarouge, pour comparer la puissance de leur laser avec le laser commercial, et ils s’aperçoivent qu’ils n’ont effectivement pas la puissance nécessaire. André Ducasse fait alors appel à ses contacts du laboratoire Aimé Cotton, à Paris, qui développe lui aussi des lasers à colorants. Il leur demande d’utiliser pendant huit jours leur laser à argon ionisé, pour voir si le laser à colorant bordelais pouvait marcher. Ils partent alors à l’aventure avec leur matériel dans le camping-car de Bernard Couillaud, dorment sur le parking du laboratoire parisien (voir dans les vidéos la narration de cette anecdote par André Ducasse). Dès le lendemain de l’installation du matériel, le laser à colorant fonctionne ! Leurs confrères parisiens, qui au début ne croyaient pas vraiment à la viabilité de leur projet, changent de regard. Dès lors, c’est clair, ils ont besoin d’un laser à argon ionisé commercial, et créent donc un projet pour son achat.

 

Ce projet, c’est l’étude des molécules di-atomiques, très simples, plus exactement la structure hyperfine de la molécule de diiode. L’idée est d’aller voir dans les spectres le détail des raies, lié à l’interaction hyperfine entre le noyau et l’électron, qui se lit sur la structure des raies. Le problème de l’étude spectroscopique des gaz est que ces molécules ont différents types de vitesses, qui déplacent les raies d’absorption par effet Doppler. A ce moment se développe la spectroscopie sans effet Doppler : en envoyant deux faisceaux lasers qui arrivent en sens inverse, on peut sélectionner sur l’un d’entre eux une classe de vitesse atomique, c'est-à-dire des molécules qui ont telle ou telle vitesse atomique, et on peut avoir la structure véritable des raies. La spectroscopie dans les gaz diatomiques n’est alors pas très répandue. Le CNRS retient le projet, accorde les fonds et crée une équipe de recherche associée. Ces recherches permettent à André Ducasse et Bernard Couillaud de se faire un nom au niveau international en 1975. La manipulation est citée dans la « bible des lasers » de Siegman (Les Lasers). Ils parviennent en effet à montrer que, lorsque deux faisceaux se propagent en sens inverse, le deuxième faisceau peut dévier le premier. En d’autres termes, des photons pouvaient faire dévier d’autres photons ! C’est une période de percée importante en recherche.

 

Ne voulant pas séparer le travail de l’un et de l’autre, André Ducasse et Bernard Couillaud passent leur thèse d’Etat à deux, fait très rare et commencent à travailler en collaboration avec l’Université de Stanford. Bernard Couillaud, sur place, est repéré par les constructeurs de laser (Coherent), et dans les années 1980, il les rejoint. A l’époque, de grosses firmes travaillent sur l’instrumentation laser avec des moyens beaucoup plus conséquents que ceux des laboratoires de recherche. André Ducasse oriente alors le laboratoire sur l’utilisation des lasers, pour l’étude des milieux liquides structurés, en s’appuyant sur ce qui se passait au CRPP. On passe d’une recherche en instrumentation à une recherche sur les applicatifs.

 

Autour de 1985, le Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne (CPMOH), à l’époque, ne fonctionne, à tel point qu’il avait une année de déficit, les fournisseurs ne fournissaient plus. Les chercheurs du CNRS viennent trouver André Ducasse pour lui proposer de prendre la direction du laboratoire, qu’il refuse tout d’abord. Le laboratoire travaille alors sur de la spectroscopie fine, et l’étude de milieu complexes. En 1990 le directeur du département Mathématique et physique du CNRS, Daniel Thoulouze, propose à André Ducasse la direction du laboratoire, qu’il accepte. Cela se passe suffisamment bien pour que certains laboratoires qui battaient de l’aile soient agrégés au CPMOH, dont le laboratoire de micro-onde, un de cristallographie, une partie de physique théorique. Le CPMOH grossit, la partie photonique restant la partie fondamentale.

 

 André Ducasse dirige le laboratoire de 1990 à 1997. Pour lui, quand on a un poste de responsabilité, c’est entre cinq et dix ans : « moins de cinq ans, c’est trop peu, mais si au bout de dix ans on n’a pas fait ce qu’on voulait, ce n’est pas la peine de continuer. » Il passe ensuite la main à Claude Rullière. Il crée par la suite, avec deux autres collègues, l’Institut de Physique Fondamentale, pour coordonner diverses activités de la recherche bordelaise.

 

En 1995-1996, il est décidé d’implanter le LMJ à Bordeaux. Sur Bordeaux, certes on développait des lasers, mais pas du même type. André Ducasse, en concertation avec Daniel Thoulouze, participe à la création du CELIA (Centre Lasers Intenses et Applications), pour accompagner la construction du Laser Mégajoule. François Salin, en est nommé directeur. Après avoir dirigé pendant cinq ans l’Institut d’Optique de Palaiseau, André Ducasse prend sa retraite en 2003, revient sur Bordeaux et aida à la création du pôle optique. Avec l’aide de Benoit Percola, il participe à la création du pôle photonique à Bordeaux  (voir l’article sur Hervé Floch).