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1945 - 1968 avec Pierre Fleury

Au lendemain de la seconde guerre mondiale et au décès de Charles Fabry en 1945, Pierre Fleury devient Directeur Général et Albert Arnulf assure la Direction des Laboratoires.

Les travaux du laboratoire s'orientent davantage vers les activités de recherche en profitant de la contribution du C.N.R.S. nouvellement créé, notamment par l'affectation d'ingénieurs puis de chercheurs comme Georges Nomarski et Florin Abelès. En 1966, le C.N.R.S. crée des laboratoires associés, et l'Institut d'Optique fait partie avec le numéro 14 de cette première promotion.

À l'École, la durée des études passe à trois ans en 1952 et le recrutement ne se fait plus que sur concours, commun avec Supélec à partir de 1959, puis avec les Écoles Centrales.
Le troisième cycle est mis en place en 1957 et le certificat d'optique approfondie, ancêtre du DEA apparaît dans nos murs.
En 1957, l'École de Métier s'installe au 31 boulevard Pasteur où elle deviendra le Lycée Fresnel.

Les "Réunions d'Opticiens" sont organisées par Pierre Fleury en 1946, à l'occasion d'un 25ème anniversaire légèrement retardé. Elles regroupent quelques centaines de participants appartenant à seize nations. Cette manifestation internationale est le prélude à la création de la Commission Internationale d'Optique (C.I.O. ou I.C.O, International Commission for Optics). Vingt ans plus tard il appartiendra à l'Institut d'Optique d'organiser dans les locaux de l'UNESCO à Paris sa septième réunion plénière.

1967 - Nouveau bâtiment à Orsay

Les locaux devenus trop étroits entraînent des départs d'équipes à la Halle aux Vins. Pierre Fleury lance le projet d'une reconstruction sur place qui n'aboutit pas. Finalement, un nouveau bâtiment est construit à Orsay ; l'inauguration date du 31 janvier 1967 sous la présidence d'Alain Peyreffite, Ministre délégué chargé de la Recherche Scientifique et Technique et en présence d'Alfred Kastler (Prix Nobel 1966) Président du Conseil de l'Institut d'Optique depuis le décès du duc de Gramont en 1962.Dès 1966 quelques équipes du Laboratoire s'installent à Orsay à côté de l'École, et il en arrive de nouvelles autour de Serge Lowenthal et de Jacques Ducuing.