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Un téléviseur Laser pour toutes les bourses ?

La projection laser, serpent de mer, arlésienne ou réalité ?
Depuis une bonne vingtaine d'années le laser a été une sorte de produit mythique pour la projection vidéo de grande dimensions. Il s'agissait de faire balayer la surface d'un écran, ligne par ligne, comme le fait le faisceau électronique dans le tube du téléviseur. La déflection était obtenue soit par des miroirs tournant soit par des cristaux acousto-optiques assurant également la modulation du faisceau. Nous avons pu assister à quelques démonstrations intéressantes, mais jamais un produit finalisé n'est apparu. Difficultés techniques, puissance nécessaire énorme, dangers potentiels, étroitesse du marché ont constitué autant de freins aux différents projets.

C'est aujourd'hui un autre type d'utilisation des lasers qui semble sur le point de voir effectivement le jour d'ici quelques années. Si le projet est moins " globalement ambitieux ", il semble plus crédible.
Il s'agit uniquement de remplacer les lampes des projecteurs de type DLP (Texas Instruments et Mitsubishi), LCD ou LCOS (D-ILA de JVC) par un ensemble de diodes laser VECSEL (vertical cavity surface-emitting laser), rayonnant dans les trois couleurs primaires, dont le développement a été dopé par les besoins des réseaux de télécommunications.

Vertical Surface-emitting Cavity Lasers Une diode laser (celles qui équipent nos lecteurs de CD) est schématiquement constituée d'une cavité (un résonateur), contenant un semi-conducteur (généralement de l'Arséniure de Gallium) avec une jonction P-N (une diode tout simplement). La cavité est limitée aux extrémités (laser edge) par deux miroirs face à face (miroirs diélectriques interférentiels ou miroirs de Bragg) ; l'un des miroirs est semi-réfléchissant. Le passage d'un courant dans la jonction provoque la recombinaison électrons-trous avec apparition de photons. La présence des miroirs fait que les photons initiaux font un va et vient à l'intérieur du semi-conducteur selon une direction et avec une fréquence bien déterminées. Au cours de ces aller et retour ils provoquent l'apparition de nouveaux photons. Si le gain de ce système est supérieur à un il apparaît une réaction en chaîne qui provoque un rayonnement cohérent (phase, fréquence et direction identiques) à travers le miroir semi- réfléchissant : le rayon laser. Les diodes laser classique émettent parallèlement à la jonction. Les VCSELs apparues il y a une dizaine d'années émettent un rayonnement infrarouge dirigé vers le haut de la puce. Le fonctionnement des diodes peut donc être testé directement sur le wafer ce qui facilite le processus de fabrication. La surface d'émission qui était d'environ 2 µm de diamètre dans les diodes "laser edge" en raison de la faible épaisseur de la jonction peut atteindre 20 µm dans cette structure verticale d'où un rayonnement plus important. Par contre la nouvelle configuration limite les possibilités de refroidissement de la diode ce qui en limite la puissance. Les diodes peuvent être, dans une certaine mesure, accordées sur une fréquence donnée en modifiant, par exemple, les dimensions de la cavité résonante grâce à des systèmes piézoélectriques.

L'utilisation de diodes laser apporte pour la projection plusieurs avantages par rapport aux lampes de type UHP aujourd'hui utilisées   - Le faisceau des lampes doit être divisé, grâce à des filtres dichroïques, en trois faisceaux colorés R,V,B avant d'attaquer les modulateurs de lumière. - L'espace de couleur (gamut) obtenu avec les lasers est beaucoup plus étendu - La lumière des diodes lasers est polarisée ce qui représente un intérêt certain pour les projecteurs LCD ou LCOS qui exigent de polariser la lumière incidente. - La durée de vie est beaucoup plus élevée (on parle de 20 000 à 30 000 heures) sans altération de luminosité ou de colorimétrie - L'énergie consommée serait environ 25% inférieure à celle des écrans plasma ou LCD. Un nouvel avantage semblerait voir le jour : des rétroprojecteurs à diodes laser pourraient être moins chers que les écrans plats actuels

Le miroir de sortie a été décomposé en deux éléments ce qui améliore la collimation du rayonnement et ce qui a permis de placer un matériau optique non linéaire pour en doubler la fréquence.

Le rayonnement des différents diodes de chaque groupe (array) traverse un élément optique diffracteur qui transforme le faisceau laser circulaire gaussien en un faisceau rectangulaire adapté aux modulateurs de lumière des projecteurs. La multiplication des sources et la diffraction éliminent le spekle, cette sorte de bruit de fond ou plutôt de granularité propre à l'imagerie laser. Les diodes Necsel sont données pour fournir une puissance de 3 W à 465 et 532 nm (bleu et vert) et de 1,2W à520 nm (rouge). On notera que ces fréquences donnenet un espace de couleur bien plus étendu que celui que nous connaissons aujourd'hui en vidéo.

Pour espérer atteindre ce résultat la société de recherche de la Silicon Valley (issue des travaux du MIT subventionnés par l'armée américaine ) a accepté d'être rachetée pour 7 millions de dollars par la société Arasor important fabricant australien de matériel opto-électronique. Au même moment Arasor annonçait un accord portant sur 3 millions de dollars avec ZTE, équipementier chinois de matériel de télécommunications (réseaux et terminaux : téléphones portables, commutateurs DSLAM, modem ADSL...) fournisseur notamment de matériel pour France Telecom... et qui est en train d'installer une unité au Futuroscope.
Une mayonnaise qui avec un "potentiel clients" de départ de un milliard et 300 millions risque de prendre et de venir bientôt sur notre table.