Notice

Notice concernant Albert Le Floch

            Albert Le Floch a développé dès 1970, grâce au formalisme des matrices de Jones, un modèle spatial vectoriel du laser et a ensuite mis en œuvre les outils expérimentaux pour le valider. Ce modèle constitue la vraie théorie du laser car, à la différence des modèles scalaires, il prend en compte non seulement les deux scalaires intensité et fréquence mais aussi les deux états propres de polarisation possibles d’un laser.

            Parmi les nombreuses applications qui en ont découlé et auxquelles Albert Le Floch a activement participé, on peut tout d’abord noter que ce modèle a permis de réaliser expérimentalement les ondes hélicoïdales qui avaient été suggérées par Alfred Kastler. Ce sont des ondes stationnaires qui ont la particularité de n’avoir ni nœuds ni ventres. Curieusement d’ailleurs, ces ondes ont été utilisées ensuite par Albert Le Floch pour réaliser le transfert de moment cinétique entre la lumière et un objet macroscopique. Ceci a donné lieu par la suite à des prolongements inattendus comme l’effet  d’auto-mémoire de forme du fil de l’araignée utilisé comme fil de torsion dans l’expérience. Cet effet est lié à la structure des protéines qui le composent. Actuellement Albert Le Floch travaille sur d’autres conséquences de ces travaux, notamment sur l’arrangement des protéines. Ce travail a été très largement salué tant dans les revues scientifiques spécialisées que dans les autres médias français et étrangers.

            Un autre aspect concerne la « dynamique des états propres » du laser. Ceci a notamment donné lieu au développement de lasers dits bifréquences où les deux états propres ont des polarisations orthogonales et où le battement entre les deux fréquence propres est continûment accordable de quelques hertz jusqu’au térahertz. Il devient donc possible de passer des fréquences optiques (1014 Hz) aux fréquences hertziennes et terahertz (106 à 1012 Hz) grâce à la différence ajustable des deux fréquences optiques. Ceci a fait l’objet de dépôts de brevets et de contrats industriels (notamment avec Thalès) par Albert Le Floch et ses collègues. La dynamique des états propres a également permis la réalisation de lasers à « états séparés », ou à « états fourchus », qui lèvent la dégénérescence spatiale des états propres et qui permettent de moduler alors le couplage entre les deux états propres. De plus les états séparés ont permis de proposer un nouvel interféromètre baptisé Jamin Fabry Perot qui s’est révélé l’outil idéal pour sonder la dynamique des films de savon soumis à la gravité. Notons aussi la réalisation de lasers à « états circulaires », à « états bistables » ou encore à « états simultanés » qui ont été réalisés par Albert Le Floch grâce à la parfaite compréhension des mécanismes de couplage entre modes propres. De la même façon, cette dynamique des états propres a abouti à la réalisation de nouveaux gyrolasers et d’un nouveau magnétomètre laser (en collaboration avec la SAGEM), magnétomètre qui a ensuite été utilisé en géologie pour étudier notamment le magnétisme de roches. Dans ce magnétomètre, la fréquence de battement entre les deux états propres circulaires est proportionnelle au champ magnétique, grâce à un effet Faraday dans le milieu actif. La réalisation de ce magnétomètre a d’ailleurs été remarquée par John Maddox dans la revue Nature. Par la suite ce type de laser a permis le développement d’un nouvel outil spectroscopique d’effet Hanle sans champ magnétique.

            Il faut également noter que la dynamique des états propres a suscité des études plus fondamentales sur la non-orthogonalité des états propres ce qui donne lieu à l’apparition de bruit en excès dans la largeur Schawlow-Townes des lasers ou encore à la propriété surprenante et contre intuitive qu’un laser fonctionne parfois mieux si l’on vient insérer une série de diaphragmes dans la cavité. Cette même dynamique des lasers a permis l’observation de résonances stochastiques entre les deux états propres bistables d’un laser où l’ajout de bruit dans le laser permet de retrouver un signal de modulation trop faible pour être détecté. Par la suite, Albert Le Floch et ses collègues, ont mis en évidence un nouveau type de résonance originale, la réponse stochastique duale qui permet de retrouver des signaux de modulation très faibles sur une très grande gamme spectrale, avec une grande variété d’amplitude de signaux et de bruit. Ceci a d’ailleurs entraîné le dépôt d’un brevet.

            Ses travaux sur les lasers ont permis à Albert Le Floch d’apporter une contribution remarquée dans d’autres domaines scientifiques, par exemple sur l’origine de l’homochiralité de la vie. Ainsi, grâce à ses travaux sur les gyrolasers déjà mentionnés, Albert Le Floch a pu isoler la biréfringence magnétochirale, interaction fondamentale. L’effet a même été observé sur les tartrates de Pasteur. L’intuition initiale controversée de Pasteur était d’induire l’asymétrie du vivant avec un champ magnétique ou de la lumière naturelle. Cette intuition n’est plus irréalisable aujourd’hui si l’on associe la lumière naturelle et un champ magnétique.    

            Enfin, le modèle spatial vectoriel du laser a permis à Albert Le Floch d’étudier des effets de surface lors de phénomènes de réflexion totale sur une interface. Plus particulièrement, ceci a engendré une étude sur les écarts aux lois de Snell-Descartes à la réflexion totale aussi bien dans le domaine spatial (effet Goos et Hänchen, effet Fedorov Imbert) que dans le domaine temporel (délai de Newton-Wigner). Ainsi, par exemple, le travail d’Albert Le Floch a notamment permis d’apporter une réponse à une question que s’était posée Newton (Querry 29) sur le temps que met la lumière à se réfléchir. En particulier, le phénomène de réflexion totale n’est pas instantané et la lumière passe un temps très court (quelques dizaines de femtosecondes) dans le milieu d’indice le plus faible. Ces travaux originaux sur les délais de Newton-Wigner ont d’ailleurs été soulignés dans les revues scientifiques Nature et Physics World. Aujourd’hui, plusieurs groupes tentent de mettre en évidence ces délais pour des particules comme les neutrons (voir par exemple Physical Review Letters du 8 janvier 2010).

             Albert Le Floch, à travers les quelques deux cents publications dont il est auteur ou co-auteur, les 12 brevets qu’il a déposés, les huit prix que ses jeunes collègues ont reçus ces vingt dernières années, a apporté une contribution majeure à la physique des lasers. De par les collaborations internationales qu’il a nouées, de par la reconnaissance internationale du laboratoire qu’il a fondé, il a contribué au rayonnement scientifique de la physique française et plus particulièrement rennaise dans le monde. Il est plus que jamais passionné par la physique en général (la mise en évidence récente de la chiralité mécanique des systèmes supramoléculaires comme l’ADN ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre le repliement et la compacité du génome dans le noyau des cellules) et la physique des lasers en particulier, toujours prêt à partager son savoir et son enthousiasme comme en témoigne son intervention récente dans la revue La Recherche.