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pts20180424023 Forschung/Entwicklung, Produkte/Innovationen

La Suissesse Ursula Keller, pionnière dans la technologie laser, nominée pour le Prix de l'inventeur européen 2018


Munich (pts023/24.04.2018/12:00) - * Ursula Keller, physicienne et Professeure suisse, est nominée pour le Prix de l'Office européen des brevets (OEB) dans la catégorie oeuvre d'une vie
* La lumière laser pulsée mise au point par Ursula Keller est une révolution dans la technologie laser
* Son approche brevetée SESAM est utilisée aujourd'hui sur presque tous les lasers à impulsions ultra-courtes dans le micro-usinage, le traitement des matériaux et la chirurgie médicale
* Benoît Battistelli, Président de l'OEB: " Les progrès réalisés par Mme Keller ont permis d'étendre le champ d'application de la technologie laser dans l'industrie et la médecine et d'ouvrir de nouvelles perspectives en repoussant les limites techniques ".

Ursula Keller, physicienne suisse, également inventrice et Professeure à l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH), a été nominée pour le Prix de l'inventeur européen 2018. Cette nomination reconnaît son rôle de pionnière pour ouvrir de nouvelles possibilités d'utilisation de la lumière laser. Au cours de sa carrière de plus de trente ans dans la recherche, Mme Keller a inventé la première méthode pour fabriquer des lasers à impulsions ultra-courtes, connue sous le nom de SESAM (miroir semi-conducteur à absorbant saturable). Depuis, ce principe de fonctionnement est devenu un standard industriel international dans les domaines de l'électronique, de l'automobile, du diagnostic médical et de la chirurgie. La professeure poursuit ses recherches pour de nouvelles applications dans l'électrotechnique et l'astrophysique.

Pour ses recherches et son apport à la science, Ursula Keller est nominée avec deux autres finalistes dans la catégorie oeuvre d'une vie. Les gagnants du Prix de l'inventeur européen seront annoncés le 7 juin 2018 dans le cadre d'une cérémonie officielle à Paris.

" La technologie mise au point par Ursula Keller a ouvert la voie pour une utilisation des lasers à impulsions ultra-courtes à l'échelle industrielle, qu'il s'agisse d'ordinateurs, de smartphones, de véhicules ou de techniques médicales. Son travail a permis de révolutionner les possibilités d'utilisation de la technologie laser, notamment pour faire avancer la recherche scientifique. Au final, elle a contribué à la position de premier rang qu'occupe l'Europe dans la recherche et l'utilisation de lasers à impulsions ultra-courtes ", a déclaré Benoît Battistelli, président de l'OEB en marge de l'annonce des finalistes pour 2018.

Un grand pas pour la technologie laser

Au début des années 90, Ursula Keller a surmonté un obstacle de développement jusque-là resté sans solution dans la technologie laser. Depuis leur invention, on souhaitait en effet se servir des lasers pour transformer les matériaux. Mais un laser continu chauffe beaucoup trop le matériau et le détériore. Pour résoudre ce problème, Mme Keller a développé, au sein du centre de recherche AT&T Bell Laboratories, situé dans le New Jersey aux Etats-Unis, une méthode pour passer d'un rayon laser continu à une lumière laser pulsée.

Cette lumière laser pulsée a été inventée par la physicienne en utilisant pour la première fois un semi-conducteur comme miroir. Grâce à cette méthode, dans n'importe quel laboratoire de recherche, il est devenu alors possible de configurer le rayon laser continu en une lumière laser pulsée. Le miroir de Mme Keller permettait de raccourcir à des impulsions ultra-courtes d'une longueur de quelques picosecondes (10-12 secondes) à seulement 5 femtosecondes (10-15 seconde). Cette méthode révolutionnaire a été appelée SESAM.

L'invention d'Ursula Keller n'a pas seulement permis de résoudre le problème essentiel de la technologie laser, SESAM a également ouvert toute une palette de nouvelles utilisations jusque-là inimaginables, avec un rayon laser plus intense et plus précis, utilisé par exemple pour souder et découper dans l'industrie, pour la communication optique et dans les techniques médicales.

Une montre suisse inhabituelle : l'Attoclock

Au cours de ses recherches poussées dans la technologie laser, Mme Keller s'est retrouvée confrontée à des problèmes non résolus dans la physique quantique. Alors qu'elle cherchait des réponses, l'idée lui est venue de mettre au point une horloge. Elle a ainsi crée l'horloge la plus précise du monde, l'Attoclock, avec un laser en guise d'aiguille. L'horloge peut mesurer une attoseconde, soit un milliardième de milliardième de seconde.

La physicienne décrit le principe ainsi: " La lumière met environ une seconde pour aller de la terre à la lune. La lumière n'a par contre besoin que d'une attoseconde, pour passer entre deux atomes. Cela signifie que nous entrons dans le monde atomique, dans le monde de la mécanique quantique. Pour cette raison, l'unité de temps que mesure l'attoseconde est également décrite comme le temps de la mécanique quantique ".

L'attoclock permet de dévoiler un monde jusqu'ici resté invisible, pour comprendre un jour les secrets de la vie et pouvoir un jour techniquement les reproduire. Cette horloge pourrait peut-être même servir à repenser notre conception physique du monde, espère Mme Keller. " Nous espérons qu'un jour avec cette horloge, nous pourrons mesurer les constantes naturelles afin de savoir si elles sont véritablement constantes ", détaille-t-elle. Sur ces bases, la science pourrait un jour mieux comprendre les phénomènes naturels comme la photosynthèse par exemple, ou développer des ordinateurs extrêmement rapides.

L'Europe au premier rang dans la technologie laser

En 1994, Ursula Keller et son mari Kurt Weingarten créent la start-up Time-Bandwidth Products afin de rendre la technologie laser brevetée commercialement viable. Sous la direction de Mme Keller, l'entreprise fabrique des lasers SESAM pour l'industrie informatique et des télécommunications et finit par être rachetée, en 2014, par la société américaine JDSU, aujourd'hui Lumentumn. Mme Keller prévoit de créer une autre start-up, avec une nouvelle technologie laser brevetée pour le marché mondial.

Le marché des lasers à impulsions ultra-courtes connaît actuellement une croissance fulgurante. En 2017, les technologies laser basées sur le principe SESAM ont généré des ventes de 2,2 milliards d'euros, pesant pour environ 20% du marché mondial du laser. D'ici 2023, le chiffre d'affaires des lasers à impulsions ultra-courtes devrait avoisiner 8,3 milliards d'euros, porté par une demande croissante de l'industrie automobile.

L'Europe joue un rôle clé dans la fabrication et le développement des lasers nouvelle génération. Aujourd'hui, à l'échelle mondiale, environ 73% des lasers les plus puissants (de l'ordre du pétawatt) sont situés en Europe. Le consortium LaserLab Europe a grandement contribué à cette position dominante, en réunissant différents centres de recherche majeurs comme l'ETH Zürich, l'Universität Jena, l'Institut d'Optique à Paris ainsi que l'Institut Max-Planck pour l'optique quantique. Plusieurs grands fabricants de laser assurent les passerelles avec le marché, à l'instar d'Amplitude Systèmes en France et de Trumpf en Allemagne.

Première femme à occuper une chaire scientifique à l'ETH

SESAM a fait sensation dans le monde scientifique lors de son invention et Ursula Keller, malgré son jeune âge, est nommée Professeure à l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH), là même où elle a étudié la physique. En 1993, Ursula Keller devient ainsi, à 33 ans, la première femme à occuper une chaire scientifique dans le prestigieux établissement. " Normalement, les choses vont en sens inverse, on commence dans la recherche fondamentale avant de bifurquer dans les sciences appliquées. Mais en tant que physicienne, il était pour moi plus facile de m'établir avec une invention technique pour l'utilisation des lasers, puis de m'appuyer sur cette réussite pour faire mes preuves face au monde académique et avoir la possibilité de poursuivre mes recherches dans ce domaine ", explique Mme Keller.

Aujourd'hui, Ursula Keller est reconnue comme une experte dans la physique des lasers. Elle totalise plus de 440 publications dans les revues scientifiques (avec peer-review), 11 chapitres de livres et sept brevets européens. Sa carrière de trente années de recherche a été récompensée par plusieurs prix, notamment l'IEEE Photonics Award (2018), le Weizmann Women & Science Award (2017), l'OSA Charles H. Townes Award (2015) et le Geoffrey Frew Fellow of the Australian Academy of Science (2015). Depuis 2010, elle est Directrice du programme de recherche NCCR MUST (Molecular Ultrafast Science and Technology), initié par le Fond national suisse de la recherche scientifique, et poursuit ses travaux sur les lasers à impulsions ultra-courtes en tant que Professeure à l'ETH Zürich.

Pour plus d'informations:

Matériel photo et vidéo: http://www.epo.org/news-issues/press/european-inventor-award/2018/keller_fr.html

Plus d'informations sur Ursula Keller: http://www.epo.org/learning-events/european-inventor/finalists/2018/keller_fr.html

A propos du Prix de l'inventeur européen: http://www.epo.org/learning-events/european-inventor_fr.html

A propos de l'OEB: http://www.epo.org/news-issues/press/background/epo_fr.html

Contact Office européen des brevets, Munich:
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