Conférence inaugurale

Depuis, les technologies ont bien évolué mais l’imagerie rapide est restée jusqu’à aujourd’hui un domaine sous le feu des projecteurs avec comme objectif de repousser les limites de l’instrumentation et de capturer des évènements toujours plus fugaces… Des cadences d’acquisition de quelques milliers d’images par seconde (fps – frame per second) ont été atteintes dans les années 80 mais une vraie « révolution » a été initiée par l’avènement des capteurs CCD et CMOS à la fin des années 90 qui permettent aujourd’hui de trouver des caméras commerciales dites ultra-rapides qui sont relativement démocratisées et qui permettent d’atteindre plusieurs centaines de milliers de fps (= ?? seconde entre chaque image). Leurs utilisations sont multiples, depuis les youtubeurs réalisant des vidéos « grand public » en ultra-slow-motion jusqu’au scientifiques de différents domaines exploitant ces nouvelles capacités technologiques pour analyser une myriade de phénomènes dynamiques ultra-brefs. Il serait difficile de faire une liste exhaustive de ces phénomènes, tant le nombre de domaines impactés est grand mais l’imagerie ultra-rapide a ainsi beaucoup apporté à des sujets aussi variés que la biomécanique, la dynamique des fluides, la physique des matériaux ou les dynamiques moléculaires.

Toutefois, pour des échelles de temps inférieures à la nanoseconde, ces caméras ultra-rapides se révèlent aveugles et de nouvelles techniques de métrologie ont dû être développées. Sachant que pour capturer un phénomène court et donc « décomposer » son mouvement, il faut utiliser un signal optique au moins aussi court (rappelez-vous du stroboscope en boite de nuit…), l’avènement récent des lasers impulsionnels ultra-brefs et ultra-intenses (cf prix Nobel 2018) a permis des avancées conséquentes dans le suivi des dynamiques rapides. Les méthodes les plus connues sont dites « pompe-sonde », où l’on utilise une impulsion lumineuse ultra-courte pour déclencher le phénomène d’intérêt et une autre pour le capturer (cf femto-chimie, prix Nobel 1999). Cependant, cette grande famille de techniques se limite à des évènements qui sont parfaitement reproductibles (= répétables) et ne permet ainsi pas la capture de phénomènes non-répétitifs, transitoires ou irréversibles…

Cette contrainte a pu être contournée récemment (depuis les années 2010) avec le développement de technique d’imagerie dites « single-shot » [1,2], pouvant aujourd’hui enregistrer des séquences courtes à des cadences très élevées supérieure au Téra-fps (>10¹² images/s). Ces remarquables progrès, atteints notamment à travers le contrôle et la mise en forme d’impulsions lumineuses ultra-brèves et le développement de techniques de capture originales, basées ou non sur l’utilisation de méthodes numériques a posteriori, a permis le suivi d’événements courts ou imprévisibles avec une précision sans précédent. Des phénomènes auparavant inaccessibles ont ainsi pu être capturé avec une résolution temporelle adaptée [3-5] : propagation d’ondes de chocs, ablation laser, génération de plasma, fluorescence, ou même la propagation de la lumière elle-même – le phénomène le plus rapide qu’il soit ! A-t-on atteint une limite technologique en termes de capture d’évènements courts ? Ces nouvelles techniques sont-elles compatibles avec des utilisations en « conditions réelles » ?