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20e de PRESTIGE - L’Institut national d’optique : Un génie inventif qui change les règles du jeu

2 mai 2016 - Par Gilles Levasseur

Les origines de l’Institut national d’optique (INO) remontent aux années soixante, alors que l’Université Laval avait fait le choix stratégique d’ajouter l’optique à son programme de sciences et génie. Cette décision a entraîné le développement d’une expertise qui a placé Québec dans une position de leadership mondial dans ce domaine. Quant à l’INO, il est né en 1985 d’une volonté commune de conserver cette expertise et ses chercheurs dans la région afin de la faire rayonner.

La mission de l’INO consiste, d’une part, à développer des technologies dites de rupture (game changer) qui révolutionnent l’ordre des choses dans l’économie et, d’autre part, à les transférer dans des entreprises essaimées ou déjà existantes afin d’en accroître la position concurrentielle dans le monde. « L’une de nos plus importantes contributions, explique le directeur général, Jean-Yves Roy, est certainement d’avoir participé à la concrétisation du réseau Internet. Le Web tel qu’on le connaît aujourd’hui n’aurait jamais pu exister sans l’accroissement de la capacité de la bande passante des fibres optiques. Nos chercheurs ont créé l’outil — un masque de phase — servant à fabriquer les réseaux de Bragg, une technologie qui a ouvert la voie aux réseaux de télécommunication à très large bande, essentiels à l’émergence d’Internet et de la mobilité. »

« L’une de nos plus importantes contributions est certainement d’avoir participé à la concrétisation du réseau Internet. Le Web tel qu’on le connaît aujourd’hui n’aurait jamais pu exister sans l’accroissement de la capacité de la bande passante des fibres optiques. » - Jean-Yves Roy, directeur général de l’INO. 

Entre 1990 et 2000, l’INO s’est surtout concentré sur les télécommunications et la défense. Puis, le krach des télécommunications a tout bouleversé, ce qui a amené l’organisation à diversifier ses recherches pour trouver des applications pour les entreprises. « Plus nos connaissances de la fibre optique augmentaient, plus on développait de types de capteurs et d’applications, notamment en biophotonique, relate M. Roy. Depuis 2005, nous utilisons vraiment nos forces pour en créer davantage. » Voici donc l’histoire de l’INO à travers 14 innovations qui ont changé nos vies…

Inauguration du projet de l’INO le 5 juin 1986, en présence de Robert Bourassa, premier ministre du Québec, Brian Mulroney, premier ministre du Canada, Jean-Guy Paquet, recteur de l’Université Laval et artisan de la création de l’INO, et Jean Pelletier, maire de Québec.


Construction de l’INO en 1987


1989

Laser de puissance à état solide (HBS)
En partenariat avec la société Gentec, l’INO a participé à un effort européen visant à développer les lasers de puissance à état solide qui permettent le perçage, la découpe, la soudure, etc. Le rôle de l’institut touchait la caractérisation des faisceaux. Le système HBS (holographic beam sampling) mis au point a pu surveiller en temps réel les lasers à très haute puissance de l’époque.

1990

Capteurs à fibre optique
Québec est un centre mondial en capteurs à fibre. Ces dispositifs contribuent par exemple, dans tous les puits de pétrole du monde, à optimiser l’extraction. D’autres applications sont courantes, notamment pour vérifier la « santé » des transformateurs électriques ou pour mesurer les données cardiaques.

Miroirs à réflectivité variable (MRV)

Voici une application qui a valu à l’INO une notoriété mondiale. De nos jours, tous les lasers à état solide de type Q-switch (laser déclenché) sont dotés de la technologie MRV. On les utilise notamment dans le domaine médical ou pour le marquage dans les usines en vue d’assurer le suivi des pièces.

Le capteur 3D à 360 degrés peut détecter les défauts à l’intérieur même d’un pipeline, afin d’agir rapidement et de façon ciblée pour prévenir les fuites avant qu’elles ne se produisent. Le capteur est installé sur un véhicule robot, qui avance de façon autonome dans le pipeline.

1992

Masque de phase
Le masque de phase — un élément optique diffractif — permet d’écrire des réseaux de Bragg dans les fibres optiques pour assurer la mise en place de réseaux à très large bande passante.

2001

Imagerie active
Grâce à l’expertise de l’INO en matière de collimation de diodes laser, cette technologie est notamment en mesure d’éclairer — la nuit — de façon uniforme des scènes à une très grande distance, soit une vingtaine de kilomètres, la limite de visibilité permise par la courbure terrestre.
 

Développé pour le compte de l’Agence spatiale canadienne, le Microflow est un laboratoire portatif qui délivre des analyses de sang en seulement 10 minutes. Il permet donc de surveiller l’état de santé des astronautes de la Station spatiale internationale. Microflow a été envoyé dans l’espace le 1er mars 2013.

2002

Épilateurs à laser
Il s’agit de la même expertise, mais adaptée à l’épilation. À l’époque, l’INO l’avait développée pour une compagnie de Montréal qui, en un an à peine, avait pratiquement conquis tout le marché québécois des épilateurs à laser.

2003

Système laser de mesure d’ornières (LRMS)

Imaginez un dispositif monté sur un camion et qui, à 100 km à l’heure, mesure instantanément des profils transversaux jusqu’à quatre mètres de largeur et les imperfections de la chaussée de l’ordre du demi-millimètre ! Ce système laser 3D, jumelé à la géolocalisation, a été mis au point en collaboration avec le ministère des Transports du Québec. On l’utilise un peu partout dans le monde.

Mammographie par imagerie optique

Le principe est simple : comme toute tumeur est le siège d’une intense vascularisation, ce qui concentre davantage d’hémoglobine, la technique d’imagerie optique diffuse à laser infrarouge parvient non seulement à repérer une masse dans le sein, mais aussi à en déterminer le niveau de gravité.

2004

Imagerie optique moléculaire
Ce système d’imagerie optique moléculaire peut évaluer l’effet de nouveaux agents pharmacologiques sur les animaux de laboratoire. Il est maintenant possible de visualiser, en temps réel et de façon non invasive, la biodistribution et les données pharmacocinétiques in vivo, sans devoir mettre fin aux jours de ces animaux. Cette technologie est devenue le standard dans l’industrie.

Système de vision destiné à la classification du bois d’œuvre

Le dispositif installé à la sortie du planeur est en mesure de classer le bois d’œuvre en déterminant automatiquement (résolution de 1/16e de pouce) la position et les dimensions des nœuds dans le bois, alors que les pièces passent à une vitesse de 35 km/h. Il en résulte une augmentation de la production et de la qualité ainsi qu’une consommation réduite de matières premières.

2006 

Laser à fibre

L’INO a développé un laser à fibre à maintien de polarisation de haute qualité optique extrêmement stable. Cette stabilité avantage le laser pour tous les procédés ayant une fenêtre d’opération optimale très étroite comme le post-traitement des mémoires électroniques. Il y a fort à parier que votre clé USB renferme un petit peu de l’INO.

2008 

Analyse vidéo intelligente

Les solutions d’analyse vidéo développées à l’INO visent le contrôle des mouvements des avions au sol dans le but de complémenter et, ultimement, de remplacer les radars de sol. Ce système est en activité dans de nombreux aéroports dans le monde.

2011 

Capteurs thermiques (microbolomètres)

En matière de capteurs thermiques, l’INO est à l’avant-garde mondiale. Ses chercheurs ont mis au point la toute première matrice infrarouge non refroidie optimisée pour l’imagerie par satellite, dans le but de mesurer, à partir de l’espace, la température de la surface terrestre (détection d’incendies de forêt, mesure de la salinité de l’eau, etc.). Ce projet sur mesure a été financé conjointement par les agences spatiales argentine et canadienne. Les caméras à infrarouges de l’INO offrent la plus haute résolution non militaire disponible dans le monde.

Pierre Galarneau, vice-président et chef de la technologie.


2013 

Cytomètre en flux

Les travaux de l’INO ont mené à la production d’une unité de cytométrie (technique d’analyse biologique) à dimensions beaucoup plus réduites et dont les résultats sont instantanés. Les appareils traditionnels sont gros et requièrent la présence d’un technicien. L’utilisation qu’en a faite l’astronaute Chris Hadfield a fait le tour du monde. Les éventuelles applications médicales d’un cytomètre portatif sont nombreuses…

Que nous réservera encore l’évolution technologique ? Nous ne sommes certes pas au bout de nos surprises. Une chose est sûre, l’INO sera toujours aux premières loges…

À PROPOS DE NOTRE PRÉSENTATEUR DE L’ANNÉE 2015
Véritable référence mondiale dans le domaine de l’optiquephotonique, l’Institut national d’optique (INO) a été en vedette sur deux pages couverture du magazine PRESTIGE au cours des 20 dernières années, soit celle de l’édition de août 2000 ainsi que celle de juillet 2003. L’INO a également fait l’objet de plusieurs reportages visant à mettre en valeur sa contribution exceptionnelle en tant que levier économique, non seulement pour la grande région de Québec, mais aussi pour l’ensemble du pays. En 2015, l’Institut a fêté ses 30 ans d’existence, célébrant du même coup l’Année internationale de la lumière décrétée par l’UNESCO.

 

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