Theodore Maiman et l’invention du laser
Theodore Harold Maiman, inventeur et ingénieur américain (créateur du premier laser fonctionnel)
À propos de Théodore Maiman (1927-2007)
Theodore Harold Maiman sont nés le 11 juillet 1927 à Los Angeles. Peu de temps après, son père Abe, un ingénieur en électronique, a reçu une offre d’emploi dans le Colorado et la famille a déménagé à Denver. En tant que jeune garçon, Théodore (ou « Ted ») était curieux, créatif et aventureux. Son père Abe, lui-même inventeur, l’a initié au monde de la technologie et a eu une profonde influence sur le développement de la passion de Ted pour l’électronique.
Après la marine, Maiman a fréquenté l’Université du Colorado, où il a obtenu un baccalauréat ès sciences en génie physique. Il a fait ses études supérieures à l’Université de Stanford (maîtrise en génie électrique, doctorat en physique). Sa thèse de doctorat en physique expérimentale, sous la direction du futur lauréat du prix Nobel Willis Lamb, portait sur des mesures optiques micro-ondes des fractionnements de structure fine dans des atomes d’hélium excités. La thèse de doctorat a produit des articles soumis conjointement à la Physical Review (juin 1955 et janvier 1957).
En janvier 1956, Maiman commença à travailler au Hughes Atomic Physics Department (Culver City, Californie), où il dirigea le projet ruby maser pour l’US Army Signal Corps. Il a considérablement amélioré les performances et la conception du maser (réduisant son poids de 5 000 livres d’origine à 25 livres) et l’a livré à temps.
Il a encore affiné la conception du maser, de sorte que la version finale fonctionnait avec un refroidissement à l’azote liquide (les versions précédentes nécessitaient des températures plus basses et fonctionnaient avec de l’hélium liquide) et ne pesait que 4 livres. Il termina le projet du maser à l’été 1959 et en août, il put enfin détourner son attention vers le concept du laser, malgré le manque de soutien de Hughes. La « course » pour construire le laser battait son plein.
Grâce à son attitude indépendante, il a remporté la « course ». En mai 1960, il fit une démonstration du laser en action, à partir d’un cristal de rubis dans son laboratoire de Hughes à Malibu, où l’entreprise avait récemment déménagé. Il est important de noter que les dépenses totales de Hughes au cours de la période de développement du laser se sont élevées à environ 50 000 dollars, tandis que d’autres groupes de recherche ont dépensé des millions de dollars dans leurs luttes infructueuses pour obtenir la lumière cohérente.
Le 22 juin de cette année-là, Maiman a envoyé un article aux Physical Review Letters sur sa réussite, mais a reçu une lettre de refus indiquant que l’éditeur n’était plus intéressé par les articles liés au maser. Ensuite, il a envoyé une version courte de son article à la revue britannique « Nature ». Par conséquent, le premier rapport scientifique sur le premier laser est apparu le 6 août 1960 non pas aux États-Unis mais en Grande-Bretagne. L’article s’intitulait « Stimulated Optical Radiation in Ruby » (Nature, 1960, v.187, P.493).
En 1962, Maiman a fondé Korad Corporation pour développer et fabriquer une gamme d’équipements laser de haute puissance. Korad est devenu le leader du marché dans son domaine ; par exemple, le laser à rubis créé à Korad a conduit à la télémétrie laser lunaire en 1969. Par la suite, il a créé Maiman Associates, une société de conseil en gestion qui fournissait des services de conseil technique et de gestion dans les domaines de la haute technologie. Il a également co-fondé Laser Video, Inc., où il a développé des écrans vidéo couleur laser uniques sur grand écran.
De 1976 à 1983, Maiman a été vice-président des technologies avancées et des nouvelles entreprises pour le secteur de l’électronique et de la défense de TRW. Il a joué un rôle déterminant dans l’organisation et le lancement de la division commerciale des produits LSI de TRW, et il a introduit la technologie de la fibre optique et les produits de processeurs matriciels avancés dans l’entreprise.
En 1999, il a déménagé à Vancouver avec sa femme Kathleen, et trois ans plus tard, il a reçu un doctorat honorifique de l’Université Simon Fraser. En 2000, Maiman a terminé un mémoire intitulé « The Laser Odyssey », décrivant les années et les mois qui ont précédé l’achèvement du premier laser, et ses réalisations ultérieures. Avant sa mort le 5 mai 2007, il était actif dans le développement du programme d’études en génie optique et biophotonique à l’École des sciences de l’ingénieur de SFU.
Au cours de sa vie, Maiman a publié une vingtaine d’articles dans des revues professionnelles et est l’auteur de plusieurs articles dans des encyclopédies scientifiques. Il a présenté des articles invités à l’American Physical Society, à l’American Optical Society, à la Conférence internationale sur l’électronique quantique, à l’International YAG Medical Laser Society (1983), aux symposiums médicaux internationaux sur le laser à Tokyo, Taipei et Bangkok, et a prononcé le discours de cérémonie d’ouverture à la Symposium international « Laser 73 » à Munich.
Le Dr Maiman est mentionné dans les publications populaires suivantes : Time 100, « A Century of Science » ; « 100 ans d’innovation » de Business Week ; Los Angeles Times, « Les grands moments de la science et de la technologie » ; Qui est qui dans le monde ; Qui est qui en Amérique ; Who’s Who dans Frontier Science and Technology ; Qui a fait quoi (un recueil des 5 000 personnes considérées comme les plus influentes dans la formation de notre monde, de la plus ancienne histoire enregistrée à nos jours) et Hommes de science modernes.
Maiman est indexé dans l’Encyclopedia Britannica, Americana Colliers, World Book, le New York Times Encyclopedia Almanac et l’Oxford Encyclopedia Almanac. Son travail est inclus dans le Smithsonian Institute et le National Inventors Hall of Fame.
Il était membre de l’Académie nationale des sciences et de l’Académie nationale des ingénieurs, et membre de l’American Physical Society, de l’Optical Society of America et de la Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers.
Il est l’auteur du brevet de base sur le laser à rubis (le premier laser au monde) et est l’auteur de brevets sur les masers, les lasers, les écrans laser, le balayage optique et la modulation.
Le Dr Maiman a été récipiendaire de plusieurs prix prestigieux, notamment :
· Prix de la Fondation Fannie & John Hertz pour « Contribution distinguée dans le domaine de la science. » Présenté lors d’une cérémonie à la Maison Blanche par Lyndon B. Johnson. 1966.
· Institut Franklin, prix Ballantine pour « le développement pionnier du premier laser ».
· Prix de l’Aerospace Electrical Society/American Astronautical Society pour le
« Développement du laser ».
· Université du Colorado, anciens élèves associés, George Norlin et « ancien élève du siècle ».
· Société américaine de physique, prix Oliver E. Buckley, pour « La
contribution la plus importante à la physique du solide au cours des cinq années précédentes », 1966.
· Optical Society of America, « RW Wood Prize » pour « Pioneer Development of the First Laser », 1976.
· Wolf Foundation, Physics Prize, 1984.
· Lauréat, Japan Prize, in Electro-optics, 1987.
· Honorary Doctorate – University of Cordoba, Argentina, 1993.
· Honorary Fellowship – Royal Collège des chirurgiens d’Angleterre, 1994 (le seul membre non médecin et non royal).
Theodore Harold Maiman (1927-2007)
Son éducation formelle terminée, Maiman est entré dans le domaine professionnel en occupant un poste chez Hughes Research Laboratories à Miami, en Floride. Là, il a commencé à enquêter sur les travaux précédemment réalisés sur le maser par Charles H. Townes et d’autres scientifiques contemporains. Townes avait réussi à amplifier les micro-ondes au début des années 1950, mais bien que lui et plusieurs autres chercheurs développaient activement les concepts impliqués dans la stimulation de l’émission à des longueurs d’onde plus courtes, personne n’avait réellement construit un appareil capable de l’exploit. La réalisation de cet objectif est devenue le moteur du travail de Maiman.
En mai 1960, Maiman a construit le premier laser de travail en utilisant une tige de rubis synthétique argentée aux deux extrémités pour réfléchir la lumière. Assez petit pour être tenu dans la paume de la main, lorsque les atomes de la tige ont été excités par un faisceau de lumière intense provenant d’une lampe au xénon, une libération d’énergie a été initiée et une réaction en chaîne interne s’est produite qui a fait rebondir l’énergie et-vient dans la tige. Lorsque l’énergie a atteint un certain niveau, elle s’est échappée d’une extrémité de la tige de rubis pour former un faisceau intense de lumière monochromatique centré à 694,3 nanomètres. Extrêmement concentré et capable de parcourir de longues distances sans dispersion, l’appareil, appelé plus tard le laser ( L ight A mplification by S timulated E mission of Radiation), a rapidement trouvé un large éventail d’utilisations.
Réalisant le grand nombre de possibilités, Maiman a rapidement quitté les laboratoires de recherche Hughes pour poursuivre son travail de manière indépendante. Il a créé sa propre entreprise, la Korad Corporation, pour la recherche et la production de lasers en 1962, suivie de l’organisation connue sous le nom de Maiman and Associates, qui s’est concentrée sur les lasers et d’autres problèmes optiques, en 1968. Maiman a fondé une autre entreprise en 1972, création de la Laser Video Corporation pour développer des systèmes d’affichage vidéo alimentés par des lasers. Quatre ans plus tard, cependant, Maiman a recommencé à exercer ses talents pour l’entreprise de quelqu’un d’autre, en assumant le rôle de vice-président pour la technologie avancée chez TRW Electronics.
En plus de ses divers postes commerciaux, Maiman a été un membre actif de nombreuses sociétés professionnelles, telles que l’Optical Society of America et la National Academy of Engineering. En outre, pour ses importantes contributions à la science, il a reçu un certain nombre d’honneurs. Parmi ceux-ci figurent la médaille Ballantine du Franklin Institute (1962), le prix Buckley Solid State Physics de l’American Physical Society (1966) et le prix Wood de l’American Optical Society (1976).
Le physicien Theodore Harold Maiman, décédé d’une maladie génétique rare le 5 mai 2007 à Vancouver, en Colombie-Britannique, est crédité de l’invention du premier laser. Le laser à rubis Maiman était un appareil d’une simplicité élégante qui consistait en un cylindre de rubis rose cristallin, argenté aux extrémités et placé sur l’axe d’une lampe flash au xénon hélicoïdale, qui fournissait l’excitation. Une profusion de lasers a rapidement suivi la démonstration par Ted du laser à rubis original en 1960 et a finalement conduit à de nombreuses applications de la technologie optique cohérente.
Né à Los Angeles le 11 juillet 1927, Ted a appris l’électronique à un âge précoce auprès de son père, Abraham Maiman, ingénieur électricien chez AT&T, qui gardait un laboratoire à domicile où Ted concevait et construisait des amplificateurs audio à tube à vide et rivalisait avec son père. pour produire la meilleure réponse en fréquence. Le test ultime était la lecture d’un enregistrement en vinyle à 78 tours des sons aigus et graves produits par une locomotive à vapeur. Adolescent, grandissant à Denver, dans le Colorado, Ted a mis à profit son expertise naissante en électronique pour réparer des radios et de petits appareils électriques. Il s’est enrôlé dans la marine américaine avant son 18e anniversaire et a ajouté à son expertise en électronique en travaillant dans les radars et les communications.
Après avoir terminé son doctorat, Ted a accepté un poste au département de physique atomique des Hughes Research Laboratories (HRL) à Culver City, en Californie. C’est durant cette période que j’ai rencontré et commencé à travailler pour Ted. J’étais en première année d’un master Hughes en alternance travail-études en physique à l’Université de Californie du Sud. Les étudiants à la maîtrise étaient payés par le biais du bureau des bourses, et comme l’argent était rare, je suis devenu l’assistant de recherche de Ted à bas prix. Pour le Signal Corps à Fort Monmouth, New Jersey, Ted a construit un récepteur micro-ondes à faible bruit à l’aide d’un préamplificateur maser rubis. Il a conçu une cavité remplie de diélectrique en utilisant le rubis, le milieu amplificateur, comme diélectrique. Cette innovation a entraîné une réduction par trois des dimensions de la cavité et a permis l’utilisation d’un aimant permanent de 340 grammes.
Ted a reçu de nombreux prix en reconnaissance de son travail fondateur sur le laser à rubis. Un récit personnel de la quête de Ted pour le laser a été publié dans son livre The Laser Odyssey (Laser Press, 2000). Il était très fier des applications médicales du laser et était particulièrement fier de son intronisation au Royal College of Surgeons of England en tant que seul membre non médecin de la société.
Ted était mon mentor; il enseignait par l’exemple et non par la leçon. Il avait une confiance suprême dans sa capacité à analyser des systèmes physiques complexes, et il a généreusement partagé cette connaissance. Ted m’a dit un jour qu’il était un descendant direct de Moïse Maïmonide, le philosophe hébreu du XIIe siècle qui disait qu’il pouvait donner un poisson à un homme pour nourrir sa famille pendant une journée, ou qu’il pouvait apprendre à cet homme à pêcher et à nourrir sa famille pendant une journée. vie. Fidèle à son ancêtre, Ted nous a appris à pêcher.
Theodore Maiman et l’invention du laser
Les lasers sont devenus une partie de notre vie quotidienne non seulement dans les appareils techniques, mais aussi dans la culture de la science-fiction qui ne serait pas la même sans l’amplification de la lumière simulée par l’ émission stimulée de rayonnement . En fait, le prédécesseur du laser était le maser. Il fonctionnait à des fréquences micro-ondes et, après l’invention du laser, il s’appelait un maser optique.
L’idée remonte à Einstein
Mais, pour expliquer les origines du laser, il faut remonter quelques années en arrière. Albert Einstein a publié son ouvrage « Zur Quantentheorie der Strahlung » (Sur la théorie quantique du rayonnement) en 1917 dans lequel il explique le concept d’émission stimulée. Dans sa théorie, « un photon interagit avec une molécule ou un atome excité et provoque l’émission d’un second photon ayant la même fréquence, phase, polarisation et direction ». Dans les années 1950, plusieurs scientifiques aux États-Unis et en Russie ont simultanément développé le maser malgré le scepticisme qui s’est répandu dans la communauté scientifique. Des physiciens éminents comme Niels Bohr ou John von Neumann a critiqué le fait que le maser violait le principe d’incertitude de Heisenberg et ne pourrait jamais fonctionner.
#TalDíaComoHoy, el 11 de julio de 1927 nace Theodore Harold Maiman, físico estadounidense 🇺🇲
Desarrolló y patentó el primer LÁSER, que usaba un rubí rosa bombeado por una lámpara de flash que producía un impulso de luz coherente.
Que la fuerza os acompañe!! 😊 pic.twitter.com/EOxdATrri1
— Curro Lucas (@curro_lucas) July 11, 2023
Tout d’abord, le Maser
En 1928, Rudolf Ladenburg réussit à le prouver expérimentalement. Ensuite, on s’est longtemps demandé si l’effet pouvait être utilisé pour amplifier le champ lumineux, car une inversion de population devait se produire pour atteindre l’amplification. Cependant, cela est impossible dans un système stable à deux niveaux. Tout d’abord, un système à trois niveaux a été envisagé, et les calculs ont abouti à une stabilité du rayonnement dans la gamme des micro-ondes, réalisée en 1954 dans le maser de Charles H. Townes , qui émet un rayonnement micro-onde. Ensuite, Townes et Arthur L. Schawlow, entre autres, ont travaillé sur le transfert du principe du maser à des longueurs d’onde plus courtes.
Enfin, le laser
Les prochaines étapes vers le laser ont été faites en 1957, lorsque la recherche sur le laser infrarouge a commencé aux Bell Labs, mais est rapidement passée à la lumière visible. Ce fut ensuite Gordon Gould, deux ans plus tard, qui introduisit le terme LASER dans son ouvrage publié, suivi d’années de procès concernant le droit du brevet entre Bell Labs et Gould. Enfin, en 1960, Theodore Maiman a pu faire la démonstration du premier laser fonctionnel. 
Les premiers lasers à semi-conducteurs ont été développés dans les années 1960 (Robert N. Hall 1962, Nick Holonyak 1962 dans le domaine spectral visible, Nikolai Basow), mais ne sont praticables qu’avec le développement de lasers à semi-conducteurs basés sur des hétérostructures (Prix Nobel pour Herbert Kroemer, Schores Alfjorow ). À la fin des années 1980, la technologie des semi-conducteurs a permis d’utiliser des diodes laser à semi-conducteurs de plus en plus durables et très efficaces avec une faible puissance dans les lecteurs de CD et de DVD ou dans les réseaux de données à fibre optique, remplaçant progressivement l’excitation de lampe inefficace des lasers à semi-conducteurs comme pompe. sources avec des puissances allant jusqu’à la plage du kW.
Théodore Maïman
Maiman était le fils de l’ingénieur électricien Abraham Maiman qui travaillait pour AT&T. Le père de Maiman était un inventeur qui a également amélioré le stéthoscope. Maiman sr. aurait aimé que son fils devienne médecin, mais il a choisi la physique. Maiman a étudié à l’Université du Colorado et à l’Université de Stanford. Il s’est intéressé très tôt aux dispositifs technologiques, puisque son père était ingénieur en électronique et inventeur. Il a d’abord étudié l’ingénierie à l’Université du Colorado, puis à l’Université de Stanford, où il a obtenu son doctorat en physique en 1955. 
Néanmoins, il n’était pas intéressé par une carrière universitaire, mais plutôt par la recherche fondamentale. Il a donc d’abord travaillé pour Hughes Research Laboratories, un constructeur aérospatial californien appartenant à l’excentrique milliardaire Howard Hughes.. L’entreprise était alors un foyer d’innovation qui devait sa productivité aux commandes militaires et à une équipe de scientifiques exceptionnels. Maiman a d’abord développé une version miniaturisée de la rougeole, un précurseur du laser, puis a voulu concentrer la lumière plutôt que les micro-ondes. En raison de rapports décourageants d’autres instituts de recherche, ses supérieurs lui ont interdit de poursuivre ses recherches au laser. Cependant, sa menace de démission et de travail privé sur le laser l’a conduit à céder et il a obtenu un budget de 50 000 dollars américains et un assistant pendant neuf mois. Cependant, comme Hughes ne soutenait toujours pas suffisamment le développement du laser, Maiman quitta Hughes Research Laboratories et fonda sa propre société Korad Corporation en 1962. Il reçut le brevet américain sur son travail le 14 novembre 1967.
Après le laser
Theodore Maiman est décédé le 5 mai 2007 à Vancouver, Colombie-Britannique, Canada, à l’âge de 79 ans d’une mastocytose systémique, une maladie génétique rare de la peau.
Theodore Harold Maiman (1927-2007)
https://pubs.aip.org/physicstoday/article/60/10/72/388410/Theodore-Harold-Maiman
https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/maiman.html
https://www.laserinventor.com/bio.html