Firing Up Neurons to Shed New Light on the Brain and How It Works CIPI-Supported Microprobe Promises to Enable More Rapid Detection, Diagnosis and Treatment of Neurological Diseases N o 1
Revue technique de l Institut canadien pour les innovations en photonique Vol. 10 No. 1, Printemps 2012 3 Éditorial 4 Un aperçu historique de l ICIP 6 Les présidents du réseau étudiant partagent leurs expériences. 8 Récompenses reçues par les chercheurs de l ICIP 1999-2012 9 Affiliés privilégiés de l ICIP 1999-2012 10 Membres du conseil d administration entre 1999-2012 11 Faits saillants du programme de recherche de l ICIP Projet RAIL 12 La guitare photonique Détecter la bactérie E.Coli en moins de deux heures 13 Laser-bistouri picoseconde Une prothèse oculaire photonique 14 Tout sur ALLS : Une réalisation collective de la communauté canadienne de l optique, photonique et laser Textile photonique 15 La mise au point de la plateforme d imagerie PRODIGI MC pour applications cliniques 16 BP1 : La thérapie photodynamique avec excitation à deux photons BP2 : Développement de biocapteurs optiques intégrés pour le contrôle en temps réel du cancer et des infections chez le vivant 17 FP1 : Technologie attoseconde AP1 : Systèmes laser à base de fibres optiques 18 AP2 : Composants à fibre optique pour applications biomédicales, environnementales et industrielles AP3 : Technologies de micro- et de nano-traitement pour applications aux domaines de l information, des télécommunications et du biomédical 19 IT1 : Microsystèmes photoniques sur silicium 20 IT2 : Architecture à commutation de paquets avec encodage optique et technologies pour centres de traitement informatique 21 Des impulsions lumineuses canadiennes dans le marché mondial de la photonique 23 Opalux s inspire de la nature et de la photonique pour apporter de la couleur à nos vies 24 Obtenir une part des marchés de l énergie et des sciences de la vie 25 Au plus coupant 26 La photonique en soutien aux opérations de fonderie 27 Une technologie focalise sur la détection des gaz dangereux pour améliorer la productivité et la sécurité dans le secteur de l énergie 28 Le signal du succès Illuminer la voie des ingénieurs d aujourd hui et de demain 29 Faire le lien entre les télécommunications, les sciences de la vie et l environnement 30 Innover à la vitesse de la lumière pour répondre à la demande de bande passante 31 Faire le plein de soleil pour produire de l énergie de manière efficace et rentable 32 La salubrité des aliments et de l eau sous un nouvel éclairage 33 Une nouvelle technologie d imagerie accélère la détection, le diagnostic et le traitement du cancer 34 Illuminer les neurones pour faire la lumière sur le cerveau et son fonctionnement Rédaction : Robert Corriveau, Robert Fedosejevs. Rédaction des profils de réussite : Sonya Shorey Révision : Diane Déziel, Michel Piché, Pierre Bolduc Traduction : Diane Déziel Photos : Pierre Bolduc, Clifton Li, Marc Robitaille
Éditorial - - Le centre administratif de l ICIP est hébergé à l Université Laval, Québec. 3
Un aperçu historique de l ICIP - - - Dates importantes de son histoire Michel Têtu et William A. van Wijngaarden combinent leurs 1997 efforts pour faire une demande au programme des Réseaux de centres d excellence. La demande est reçue favorablement, mais ne peut être 1998 financée en cette année. 1999 Le financement de l ICIP est accordé. 2000 Première assemblée annuelle des membres. 2001 2002 2002 Création du réseau étudiant. 2003 Première assemblée annuelle des étudiants en photonique. 2004 Création du Laboratoire des sources femtoseconde (ALLS) à l INRS-ÉMT. 2005 L ICIP entreprend sa seconde phase de financement. 2006 2009 2012 Après une évaluation de mi-parcours, l ICIP se réorganise en trois axes de recherche. Création du programme de Valorisation technologique et de réseautage (VTR). Création du programme d Innovations en photonique appliquée (IPA). À la suite d une évaluation de mi-parcours, l ICIP obtient le financement des trois dernières années de son mandat. L ICIP complète son mandat. Fusion de l ICIP avec le CPC pour devenir le CPIC. Impact immédiat de l ICIP Liens avec les compagnies Occasions d embauche Accès au personnel de recherche Connaissance, information ou conseil Accès à de l équipement ou aux installations Modèle d investissement de l ICIP Investissement de l ICIP Projets de développement industriel TEMPS Projets de recherche VTR Projets de recherche ciblés Projets de recherche IPA Occasions de promouvoir la compagnie Accès à la propriété intellectuelle Liens avec les chercheurs Impact négatif Impact substantiel Aucun impact Impact très substantiel Développement de technologie Ont embauché des étudiants N ont pas embauché d étudiants Accès à du financement Rendement de la recherche appliquée Un certain impact TEMPS Projets de développement industriel 4
Impact intermédiaire de l ICIP - - - Investissement reçu Changement - revenus Changement - employés Impact négatif Impact substantiel Niveau d innovation Investissement de recherche Délai de commercialisation Ont embauché des étudiants N ont pas embauché d étudiants Changement - nouveaux clients Aucun impact Impact très substantiel Un certain impact - - 5
Claudine Allen, présidente fondatrice de l ICIP-é en 2002, maintenant professeure agrégée à l Université Laval - - Kimberley Samkoe, présidente de l ICIP-É, 2004-2006, est maintenant professeure adjointe de recherche au département de chirurgie de l école de médecine Geisel du Dartmouth College, Hanover, New Hampshire. - - - - - Yannick K. Lizé, président de l ICIP-é, 2003-2004, maintenant directeur de l ingénierie chez Applied Micro, Sunnyvale, Californie - Luc Charron, président de l ICIP-é, 2006-2007, maintenant directeur national des ventes chez Materialise Dental - - - - 6
Trinh Nguyen, présidente de l ICIP-é, 2007-2009, est une doctorante au département de chimie de la University of Calgary. - servira. Barry Vuong, président de l ICIP-é, 2011-2012, doctorant à Ryerson University - - - - - Noah Puskas, président de l ICIP-é, 2009-2011, candidat à la maîtrise en physique, Université d Ottawa. - tives et ouvert à de nouvelles possibili- Faits saillants des activités de l ICIP é 2002 Fondation de l ICIP-é à la 3 e assemblée annuelle de l ICIP 2003 Première conférence étudiante de l ICIP-é 2005 Lancement du site Web de l ICIP-é 2007 Atelier sur le logiciel de simulation en photonique 2009 Premiers étudiants à recevoir une bourse de voyage de l ICIP-é 2009 École d été canadienne en biophotonique 2010 L ICIP-é aide à développer la trousse de formation en photonique. 2010 Panel à la conférence Optics Within Life Science 2011 Dernière conférence étudiante de l ICIP-é 2011 Établissement du labo de démonstration à l Université Laval 2012 Mise en ligne du site web sur les carrières en optique Nombre d étudiants diplômés ayant fait de la recherche dans le cadre du réseau 1999-2012 Étudiants de 2-3 e cycles Personne/année en formation Thèses terminées Doctorats Homme Femme 1000 252 124 36 Total 1252 160 Maîtrises Homme Femme 817 234 183 48 Total 1051 231 7
International Society for Optics and Photonics (SPIE) Membres Fellow Bao, Xiaoyi Dubowski, Jan J. Lessard, Roger A. Meunier, Michel Morandotti, Roberto Sheng, Yunlong American Physical Society Membres Fellow Bandrauk, André D. Corkum, Paul B. Steinberg, Aephraim M. Membres Fellow Kashyap, Raman Meunier, Michel Plant, David V. Wu, Ke L Association canadienne des physiciens et physiciennes - physique Chin, See L. Corkum, Paul B. - Bao, Xiaoyi Steinberg, Aephraim M. Hessels, Eric Bourse de recherche Humboldt Bandrauk, André D. Chin, See L. Institute of Electrical and Electronics Engineers Membres Fellow Bock, Wojtek J. Cartledge, John Darcie, Thomas E. Leon-Garcia, Alberto Plant, David V. Rusch, Leslie Ann Yevick, David O. 8 Optical Society of America Membres Fellow Aitchison, Stewart J. Campbell, Melanie Cartledge, John Chen, Lawrence R. Chin, See Leang Corkum, Paul B. Darcie, Thomas E. Herman, Peter R. Kashyap, Raman Lit, John Meunier, Michel Piché, Michel Plant, David V. Sheng, Yunlong Steinberg, Aephraim M. Stolow, Albert Strickland, Donna T. Vallée, Réal Charles Hard Townes Award Corkum, Paul B. Conseil de recherches en sciences Bandrauk, André D. Corkum, Paul B. Berini, Pierre Brabec, Thomas Hessels, Eric Jaeger, Wolfgang Morandotti, Roberto Steinberg, Aephraim M. Corkum, Paul B. Polanyi, John C. Scaiano,Tito Miller, Dwayne R. J. Henry Marshall Tory Medal Corkum, Paul B. Polanyi, John C. Bourse de recherche Killam Jessop, Paul Kashyap, Raman Kumacheva, Eugenia Ordre du Canada Bandrauk, André D. Corkum, Paul B. Paul Corkum (gauche) et André Bandrauk (droite) reçoivent le Prix John-C.-Polanyi du CRSNG de l honorable Dr. Polanyi (centre) (Crédit photo : CRSNG) Roberto Morandotti aux côtés de Son Excellence le très hono-rable David Johnston, gouverneur général du Canada. (crédit photo : Rideau Hall 2011 Bureau du secrétaire du gouverneur général du Canada) Michel Meunier (centre) reçoit le SPIE Fellowship de Ralph B. James (gauche), président 2010 du SPIE et Katarina Svanberg, présidente 2011 du SPIE (droite) Pierre Berini (gauche) reçoit la bourse commémorative E.W.R. Steacie du CRSNG de Madame Julie Payette (droite) (Crédit photo: CRSNG)
2G Robotics ABB Bomem Inc. APN Inc. Attodyne AXIS Photonique Inc. Bell University Labs Biophage Pharma Boreal Laser Inc. Bragg Photonics Brightwell Technologies inc. BTI Systems C2C Link Corporation Christie Digital CMC Microsystems CNRC Institut d innovation en piles à combustible CNRC - Institut des matériaux industriels CNRC - Insitut des sciences des microstructures Cone Tec Investigations Inc COPL CorActive High Tech Corvis CSE-Communications Security Establishment Cyrium Tech. Cytogenetic Inc Cytognomix Inc Dalsa DiCOS Technologies inc. DÔ Network Doric Lenses Dragonwave D-Tex ELCAN Optical Technologies Eli-Lilly (Canada) Enablence EXFO Fiber Tech Optica Fox-Tek Gamma-medica ideas Canada inc. GDG Environment Genia Photonique Gestion Technocap Group IV Semiconductor Honeywell Hycal Research Laboratories Hydro-Québec IREQ icore IGNIS IMRA Innovation PEI Innovision INO Inolume Intel ITF Labs JDS Uniphase Kotura Laboratoires Quidd LanXESS Inc. LxSix Photonics Magnor Matcor Advanced Technologies MDS Micralyne Monteco NanoQuébec Neoptix Nortel Networks NOVELIS INC. Sciences Nucryst Pharmaceuticals O/E Land OAML OCE - Ontario Centres of Excellence Olympus Canada OneLight Corp. Opalux Opsens Osaki Electric Co. Ltd Osemi Canada P&P Optica Palladium7 PARTEQ PhasOptx Photon Etc. Plasmionique PROMPT Pronto Medical Technologies PV Labs QPS Photronics Rabbit Holes Holding RDDC Valcartier SciMed Tech. Siborg Systems Sigma SiXtron Advanced Technologies SOCPRA SolarPro Spectalis Suncor Energy Telops Telus TeraXion The Fox Group Thermoptik Tidal Photonics Trans Canada Pipeline (TCPL) Unisearch Associates Inc. Univalor Vacci-Vet Inc Verisante ViRexx Xceed Molecular Xeos Xogen Technologies Inc. Xsencor Tech. Zecotek Zenastra CIPI Network Partners 1999-2012 University of Alberta Algonquin College University of British Columbia University of Calgary Carleton University Concordia University Dalhousie University ÉTS- École de technologie supérieure University Health Network INRS-EMT Université Laval University of Lethbridge University of Manitoba McGill University McMaster University Université de Montréal Mount Allison University Université du Québec en Outaouais University of New Brunswick OCAD University University of Ontario Inst. of Technology Université d Ottawa École Polytechnique de Montréal Queen s University Ryerson University Université de Sherbrooke University of Prince Edward Island University of Regina Simon Fraser University University of Toronto University of Victoria University of Waterloo The University of Western Ontario Wilfrid Laurier University University of Windsor Université York 9
Membres du conseil d administration entre 1999-2012 Membres du conseil Michael Steinitz R. Ian MacDonald Douglas J. James Membres Soheil Asgarpour Morrel P. Bachynski Moungi G. Bawendi Edwin Bourget Claude Bourget Christian Carrier Allan I. Carswell Martin Cervenan Sylvain Charbonneau Michael Charles Victor Chupil Paul Corkum Kenneth Davey Denis Faubert Paul Fortier Pierre Galarneau François Gonthier Frank Haran Peter Herman Wolfgang Jaeger Raman Kashyap Pierre Labossière Germain Lamonde Raymond Leblanc Michael Lipsett Yan Loke Romain Maciejko Gordon McBean William McConkey Graham McKinnon James McMullin Peter Morand Pierre Moreau Richard Normandin David V. Plant Mark J. Poznansky Gregory W. Schinn Steve Shaver Peter Sutherland William Thomlinson John Tulip Phil Twardawa Alain Villeneuve Paul S. Vincett John Wright programme de la recherche Morrel P. Bachynski Xiaoyi Bao Jacques Beauvais Luc Bissonnette Martin Cervenan Sylvain Charbonneau Marie D Iorio Robert Fedosejevs Thomas Foster Pierre Galarneau Jean-Marc Garneau Martin Guy Harold Haugen Manfred Hubert Paul E. Jessop Jean-Claude Kieffer Pierre Mathieu Terry McKee Michael Miller Ian Mitchell André Parent Mike Patterson Niels O. Petersen Michel Piché Nissim Pilossof Martin Richardson Gilles Roy Harry Ruda Gregory W. Schinn Michel Têtu John Tulip Réal Vallée William Van Wijngaarden Alain Villeneuve Brian C. Wilson Jeff Young Eugene Arthurs Robert Byer Robert Fedosejevs Christos Flytzanis Malcolm Gower Anthony Johnson Dennis Matthews Arnold Migus Michel Piché Guy Michel Stephan Chantal Abou Debs Sylvie Boucher Alain Canuel Tia Moffat Barbara Bayer Joanne Bolduc Pierre Bolduc Marouchka Brisebois Robert Corriveau Claude Desaulniers Diane Déziel Marie-Eve Dubé Elmer H. Hara Nathalie Kinnard R. Ian MacDonald Lyna Pelletier Marissa Ramacieri Irina Ross Heidi Turcot Claudine Allen Luc Charron Yannick Lizé Trinh Nguyen Noah Puskas Kim Samkoe Barry Vuong Membres Yousra Ben M Sallem Craig Brideau Melanie Burger Arvind Chandrasekaran Aisling Clancy Alex Fraser Jonathan Genest Nikolaos Gryspolakis Alaa Hayder Hélène Hébert Govind Kaigala Mamta Khurana Yoan LeChasseur Kenneth K. C. Lee Jérôme Poulin Dominik Pudo Houman Rastegarfar John Saunders Geneviève Taurand Luay Thomas Holly Wobma Michelle Xu Winnie Ye Mei Young Aaron Zilkie 10
Au cours de son mandat de 14 ans, l ICIP a encouragé les chercheurs canadiens en photonique à repousser les frontières de la connais- numérique et le laser-bistouri. Durant cette période, leur recherche a généré des résultats intéressants non seulement du point de vue technologique, mais aussi du point de vue esthétique. En effet, la photonique a servi à la conception d un implant oculaire dont l ouverture de dant trouver d autres applications, notamment comme système de contrôle de l état santé. en science et génie qui a toujours caractérisé le programme de recherche du réseau. Parmi tous les projets que l ICIP a soutenus, celui portant sur le développement d impulsions attoseconde et ses applications à l imagerie moléculaire l a été depuis le début. Dirigée par un groupe de chercheurs pionniers dans le domaine, cette recherche a mené à une des premières démonstrations d impulsions attoseconde au monde. Le groupe a aussi réalisé une première mondiale en réussissant à imager les fonctions d onde électroniques d une molécule. Nous en avions déjà vu la représentation graphique dans nos volumes de physique au secondaire, mais jamais auparavant n avaient-elles Fondation canadienne pour l innovation pour la construction à l INRS (Varennes, Québec) d un laboratoire de sources laser femtoseconde d avant-garde. Capable de générer des puissances laser atteignant 200 térawatts, cette infrastructure dessert la communauté des chercheurs canadiens qui utilisent dans leurs travaux les impulsions femtoseconde de l infrarouge lointain jusqu aux rayons X. à démontrer que cet objectif a été atteint. Dans les pages suivantes seront mis en évidence les projets portant sur les biocapteurs implantables, la thérapie photodynamique par excitation à deux photons, la photonique sur silicium, les réseaux optiques reliant des centres réseau. Merci à tous les chercheurs de l ICIP pour leur dévouement et leur travail acharné. Robert Fedosejevs, Projet RAIL Une équipe de recherche à l université OCAD (Ontario College of Art and Design) à Toronto, sous la direction du professeur Michael Page, a mis au point un numériseur holographique pour utilisation avec des imprimantes numériques holographiques. Le système a permis la création de prototypes d hologrammes spectaculaires dont un portrait de l auteure canadienne Margaret Atwood dans une forêt équatoriale générée par ordinateur les mains tendues pour accueillir un oiseau tropical en train de se poser. Ce projet n aurait pas été possible sans le soutien de l ICIP, qui a reconnu l importance de la recherche à un stade précoce. Les Centres d excellence de l Ontario ont aussi apporté leur généreux appui et leurs précieux conseils au projet. L holographie numérique est un procédé de photogravure qui s est maintenant taillé une place sur le marché. Le procédé est fait à par des logiciels d infographie 3D comme 3D Studio Max ou Maya. L infographie peut s avérer un procédé coûteux qui exige un apport en main-d œuvre assez intense lorsqu il s agit de réaliser l hologramme d un sujet bien réel comme un humain ou un objet. En fait, cette contrainte a grandement nui à l adoption de cette technologie comme moyen de choix pour représenter des objets réels. Grâce au système R.A.I.L.*, il est désormais possible d utiliser de l équipement photographique de qualité supérieure ou des ca- grammes. Le logiciel enregistre les sujets vivants et objets véritables avec une précision absolue et adapte instantanément les teurs qui sont codés optiquement peuvent être programmés de manière à retenir le réglage des compositions. Ainsi, ils fourniront des paramètres géométriques exactement adaptés à la caméra pour la composition de scènes réelles avec des données générées par ordinateur. Le système clés en main peut être utilisé par des photographes et holographeurs professionnels et par d autres usagers, peu importe où ils sont sur la planète. Les images obtenues peuvent ensuite être transférées à un site FTP, puis envoyées à un atelier de service prépresse pour impression. Michael Page, OCAD University * Real-world Acquisition and Image Liaison : Acquisition réelle et liaison d images L auteure canadienne Margaret Atwood dans une forêt équatoriale générée par ordinateur 11
La guitare photonique En essayant d augmenter le rapport signal sur bruit d un disposi- University et ses collègues se sont vite rendus compte que les capteurs utilisés pour les vibrations acoustiques peuvent également être appliqués à un instrument musical. Un capteur fabriqué tique s avèrent comparables et souvent supérieurs aux capteurs piézo-électriques commerciaux. Néanmoins, l équipe observait un bruit de fond perceptible associé à la stabilité du laser, au changement de l intensité lumineuse causé par le mouvement des opté pour l installation d une cavité Fabry-Perot pour permettre l asservissement du laser. La fréquence de résonance de la cavité change en même temps que la table d harmonie de la guitare vibre. Le signal audio provient du signal de correction qui est envoyé du circuit de commande du laser pour maintenir l asservissement du laser. La guitare photonique ainsi obtenue possède une plage dynamique linéaire de 50 db en amplitude de vibration et un bruit de fond de 30 db inférieur au signal typique obtenu avec les capteurs conventionnels. Elle a une réponse uniforme jusqu à 25 khz et peut capter des fréquences jusqu à 35 khz. En comparaison, les capteurs piézo ont une bande passante typique de 100 Hz à 15 khz. Une guitare équipée de fabriquée spécialement par Dagmar Guitars et testée par Paul Langlois, le guitariste de la formation rock «The Tragically Hip». Le musicien s est dit impressionné par la tonalité de l instrument. La technologie a été présentée à la télévision sur les ondes de Discovery Channel et HiFi HD Channel. La guitare a également fait partie d une exposition au Musée canadien des sciences et de la technologie, d octobre 2011 à avril 2012. Hans-Peter Loock, Queen s University Jan J. Dubowski, de l Université de Sherbrooke, a développé une pidement que les méthodes traditionnelles. En effet, à partir de biocapteurs à semiconducteurs quantiques, il a été possible de détecter la présence de la bactérie E. coli in situ en moins de deux heures. L importance d une telle innovation réside dans la possibilité de créer une instrumentation portative qui permet de faire des tests sur place et à faibles coûts en raison de la petite taille des détecteurs photoniques. «L idée de la détection se base sur la mesure de l émission optique des nanocristaux semiconducteurs qui se la surface de tels matériaux», explique le professeur au Département de génie électrique et de génie informatique. Celui-ci ajoute qu il pourrait encore améliorer le temps de réponse avec d autres tests plus poussés à partir de virus ou de bactéries qui portent une certaine quantité de charges électriques négatives. L approche classique pour détecter les bactéries pathogènes peut parfois prendre jusqu à 10 jours avant de livrer des résultats. D autre part, elle nécessite la présence de techniciens hautement tiqués, d où l importance de la poursuite des travaux de recher- ces bactéries responsables de l éclosion des maladies dans une collectivité. canadienne, l Institut canadien pour les innovations en photonique, Magnor inc. et la Chaire de recherche du Canada en semiconducteurs quantiques, les chercheurs de la Faculté de génie sont persuadés qu ils pourront sauver des vies en raison de la vitesse avec laquelle le système réagit. À cet égard, le professeur Dubowski évoque les 7 morts de Walkerton qui avaient bu de l eau contaminée ou encore les 34 personnes qui avaient succombé à la maladie du légionnaire après avoir été contaminées par l air climatisé d un hôtel de la Pennsylvanie. Marty-Kanatakhatsu Meunier, Université de Sherbrooke Jan J. Dubowski, professeur au Département de génie électrique et de génie informatique de l université de Sherbrooke 12
Laser-bistouri picoseconde Depuis l invention du laser, on a toujours cru que la technologie pouvait un jour être utilisée en chirurgie à effraction minimale. Pour couper avec un laser, le faisceau doit produire assez d énergie pour convertir le tissu de son état solide, à un état liquide, puis gazeux. En d autres mots, il doit y avoir ablation. Avec un laser, il est possible de focaliser le faisceau jusqu à ce qu il atteigne la taille d une seule cellule. En pratiquant l incision au niveau de la structure cellulaire, on pourrait accélérer la guérison de façon substantielle et favoriser le rétablissement complet, même lors des chirurgies les plus radicales. Cependant, à l énergie produite par le laser est associé un apport important de chaleur au tissu environnant qui cause une brûlure sérieuse et encore plus de dommage que si on avait utilisé un bistouri. De surcroît, lors de la conversion du tissu à la phase gazeuse durant l ablation, un problème plus grave survient : la nucléation rapide suivie d un affaissement. C est un procédé appelé la cavitation. Pour l illustrer, on n a qu à penser à la croissance de bulles aux sites de nucléation dans une marmite d eau bouillante. L affaissement violent des sites de nucléation produit une onde de choc et endommage les tissus. La brûlure et la blessure causée par les ondes de choc sont des facteurs qui ont grandement limité l utilisation du laser, le reléguant aux applications à des sites qui fait, la seule intervention de routine réalisée au moyen du laser est la chirurgie de l œil, un organe qui n a aucune vascularisation critique. Et même cette application peut occasionner des effets secondaires comme le halo ou la diffusion. veau type de laser dont le rayonnement peut être accordé de façon sélective pour exciter l eau à l intérieur des cellules. Le procédé se produit avec une telle rapidité que l ablation survient plus rapidement que le transfert de chaleur ou, plus important encore, la formation de sites de nucléation. Le travail était basé sur une découverte fondamentale qui permet de percevoir les transitions de phase à l échelle atomique au moyen de sources d électrons ultrabrillantes. Le corps humain est constitué de 60 à 70 % d eau qui, lorsque soumise au mécanisme d excitation, stimule le procédé d ablation. Robuste et peu coûteux, le système laser à l état solide est un véritable tour de force d ingénierie qui permet de réaliser l ablation tissulaire au niveau de la cellule. Les résultats sont renversants. Il est maintenant possible de pratiquer une incision sans brûler le tissu tout en préservant ses caractéristiques et en évitant les effets secondaires indésirables qui, par le passé, limitaient l utilisation du laser chirurgical. Ce qui est le plus surprenant : il n y a aucune formation de tissu cicatriciel. Il s agit de la première fois qu une incision est possible sans former de cicatrice, un résultat tout à fait inattendu dont les raisons sont maintenant devenues apparentes. L ablation n endommage qu une seule cellule. Les cellules adjacentes ne sont pas touchées. Ainsi, la guérison se produit dans une blessure étendue causée aux cellules situées même à 1/2 millimètre de distance d une incision pratiquée par un bistouri, l outil chirurgical par excellence. On a nommé ce laser-bistouri le PIRL (Picosecond Infrared Laser le laser picoseconde infrarouge). On a déjà fait la démonstration qu avec le bistouri PIRL, il sera possible de réaliser des chirurgies aux cordes vocales et des greffes de la cornée, dont le succès est actuellement mitigé. Aussi, le système s est avéré prometteur pour des interventions révolutionnaires comme l implantation de qui permettra aux malentendants de recouvrer l ouïe. Il s agit de quelques applications les plus évidentes. Le bistouri PIRL pourra un jour contribuer aux progrès de la médecine et diminuer le coût des soins de santé en réduisant les séjours à l hôpital et en accélérant le rétablissement des patients ayant subi une intervention chirurgicale. L avenir est très prometteur pour ce futur nouveau joyau de la médecine dont l ICIP nous a fait cadeau. Dwayne Miller, University of Toronto À travers le monde, des centaines de milliers de personnes perdent un œil à chaque année. L accès à une prothèse oculaire est possible pour tout le monde, mais le réalisme de ces prothèses laisse beaucoup de place à l amélioration. Étant donné que la pupille ne s ajuste pas aux différentes luminosités ambiantes, cela peut créer des situations gênantes pour les anophtalmes. M. Jérôme Lapointe et le Professeur Raman Kashyap ont développé un dispositif per- de la lumière. Ce dispositif est passif, autonome et autoalimenté par une cellule solaire. C est une image d iris avec une grandeur de pupille minimale qui est installée à l intérieur de la prothèse, alors que le circuit électronique est caché à l arrière. Un petit écran à cristaux liquides (LCD) Quatre images d iris à travers une cellule à cristaux liquides. Chaque image montre la réaction qu aura la pupille alors que la lumière diminue, de gauche à droite. Crédit photo : Jérôme Lapointe et Raman Kashyap avec des pixels en forme d anneaux concentriques autour de la pupille est placé devant l image de l iris. Ces pixels bloquent la lumière lorsqu ils sont au repos et laissent passer la lumière lorsqu une tension est appliquée. C est lorsqu il fait noir que tous les pixels bloquent la lumière et que la pupille paraît plus large, et c est lorsqu il fait de plus en plus clair que la cellule solaire génère une tension sur les pixels qui deviennent graduellement de plus en plus transparents, que l iris est alors visible et que la pupille paraît plus petite. Réalisé en collaboration avec l oculariste Jean-François Durette et le chirurgien oculaire Dr Patrick Boulos de l Hôpital Maisonneuve-Rosemont, ce dispositif a été testé dans une prothèse oculaire réelle. Ce projet de déve- liser le projet et de le mettre sur le marché pour ainsi améliorer la qualité de vie et l estime de soi de ces milliers d anophtalmes. Raman Kashyap, École polytechnique de Montréal 13
de l optique, photonique et laser Proposé en 2001 par un groupe de chercheurs de l ICIP, le laboratoire de sources femtoseconde (Advanced Laser Light Source - ALLS) a été conçu pour fournir à la communauté de la recherche canadienne de nouveaux outils pour imager la dynamique de la structure de la matière. Le projet a été lancé en 2003, puis en 2005, ces installations nationales ont graduellement ouvert leurs portes aux utilisateurs. Le programme ALLS est à l origine d une gamme de réalisations de grande portée, à la fois riches et exceptionnelles. Son programme est formé de trois axes majeurs reliés cherche sont décrits ci-dessous. Le premier axe porte sur les techniques dynamiques multilongueurs d onde pour sonder la matière et concerne la manipulation et le contrôle d atomes cibles ainsi que la détection et l analyse des réactions. Au niveau moléculaire, ALLS a permis à plusieurs équipes de recherche d explorer pour la première fois les différents procédés d interaction de paquets d ondes électroniques produits par l ionisation des molécules par effet tunnel (imagerie tomographique des sphères externes, suivi de la dynamique de dissociation, diffraction de paquets d ondes électroniques lors de la rediffusion avec l ion, corrélations au cœur des systèmes moléculaires). Aussi, la dynamique de la structure locale des systèmes plus complexes a pu être révélée. La spectroscopie de structure près du front d absorption de rayons X résolue dans le temps par laser femtoseconde a été utilisée avec succès pour comprendre l interaction entre la structure atomique et électronique durant la transition de phase dans des matériaux fortement corrélés. La dynamique non linéaire des porteurs libres dans un semiconducteur a pu être étudiée grâce au développement récent d impulsions THz à cycle unique. Le deuxième axe s intéresse à la découverte de nouvelles sources lumineuses requises pour réaliser des expériences en temps différé et pour développer des méthodes originales de mesure. Au nombreuses techniques optiques et plasmoniques innovantes pour un éventail d applications dont la mise en forme d impulsions à haute puissance, la compression d impulsions à un seul cycle, l utilisation de la force pondéromotrice pour la caractérisation d impulsions électroniques femteseconde, la tomographie par cohérence optique dans le domaine spectral pour l imagerie biomédicale, l imagerie à contraste de phase par rayons X pour la détection précoce du cancer, l ablation de tissus en un seul cycle, les miroirs de plasma pour améliorer le contraste d impulsions laser ultrapuissantes, le nettoyage de la surface d éléments optiques avec des plasmas radio-fréquence, etc. Le troisième axe vise le développement de nouvelles connaissances dans le domaine de la physique de forte intensité en tirant parti des intensités relativistes produites par le système ALLS de 200 TW. Conçu en 2003, ce système a été le premier à atteindre les puissances crêtes et moyennes les plus élevées au monde lorsqu il a été achevé en 2007. Le système a été rendu accessible aux utilisateurs en 2009 et fonctionne régulièrement à 5 J produisant des impulsions de 15 femtosecondes, à un taux de répétition de 10 Hz, avec une impulsion présentant un rapport de contraste très élevé (10-11 :1) et avec une intensité maximale à la cible de 2x10 20 W/cm 2. Au cours des dernières années, les spécialistes canadiens du domaine de l interaction laser-matière ont appris à accélérer des particules (des protons de 15 MeV et des électrons de 1 GeV sont actuellement produits) et à contrôler la physique relativiste à ces fortes intensités. Ces réalisations ouvrent la voie à une approche différente au laser à électrons libres basée sur l accélération de sillage laser qui pourrait permettre au Canada d occuper le haut du pavé sur la scène international dans le développement de la prochaine génération de sources lumineuses. de l innovation en matière d imagerie dynamique et de la science des hautes énergies. Le laboratoire a également servi de modèle à l établissement de nombreux programmes de recherche (dans des domaines ciblés et révélés dans les plans initiaux du laboratoire ALLS), notamment en Europe et en Asie, qui visent des applications en sciences de la vie, en médecine et en physique. Jean-Claude Kieffer, INRS-EMT En incorporant de la lumière aux textiles et aux tissus, les vêtements prennent une allure de fantaisie. Le professeur Maksim Skorobogatiy de l École Polytechnique de Montréal et son équipe ont mis au solide revêtu de 50 couches de polymères présentant des indices de réfraction différents. Ces couches alternées de façon périodique créent une bande interdite photonique qui, pour des gammes de s échapper des côtés. Lorsqu alimentées d une source de lumière tiles. Le tissu ainsi obtenu peut être utilisé pour la confection de vêtements, de tentures et d autres produits de fantaisie. Maksim Skorobogatiy, École polytechnique de Montréal 14