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Nanoparticules dans les fibres optiques

- Porteur : Blanc Wilfried

- Collaborateurs LPMC : Dussardier Bernard, Ude Michèle, Trzesien Stanislaw

- Collaborateurs extérieurs : Chaussedent S., Bidault X. (LPhiA, Angers), Neuville D. (IPGP, Paris), Mehdi A. (ICG, Montpellier), Totterau O., Vennéguès P. (CRHEA, Valbonne), Jurdyc A.-M. (ILM, Villeurbanne), D’Acapito F. (ESRF, Grenoble), Auguste J. L. (XLIM, Limoges), Limberger H. G. (EPFL, Lausanne, Suisse), Mashinsky V. (FORC, Moscou, Russie)

- Soutiens financiers : European 7th Framework Programme TRANSLUCE (FP7, ERA.NET-RUS), GDR Verres, INSIS (CNRS), GIS AzurOpto

- Plateformes technologiques : Fabrication de fibres optiques

- Description :

Les fibres optiques à base de silice présentent de nombreux avantages (facilité de production, faible coût, fiabilité, etc.), mais aussi des contraintes de part la nature du verre (haute énergie de phonons, faible solubilité des ions luminescents, environnement vitreux, etc.). Ceci peut alors conduire à des limitations quant à leur développement. En effet, l’évolution de certaines applications des fibres optiques amplificatrices dopées aux ions de terres rares, comme les lasers et les amplificateurs de puissance, est de rendre le dispositif plus compact et/ou efficace en terme de puissance extraite. Ainsi, on désire augmenter fortement la concentration en terres rares dans le cœur des fibres. Un autre besoin d’adaptation des fibres dopées aux ions de terres rares est de chercher à modifier leurs propriétés spectroscopiques, telles que la forme, la largeur ou l’énergie moyenne de la courbe spectrale de gain. Enfin, des dopants comme certains ions de métaux de transition de la couche 3d, n’ont des propriétés optiques potentiellement intéressantes que dans des verres ou cristaux de composition très différente de celle de la silice du cœur des fibres.

Dans ce contexte, nous étudions une méthode de nanostructuration du verre de silice constituant le cœur des fibres optiques dopées d’ions de terres rares (Er) ou de métaux de transition (Ni). Cette méthode est basée sur les mécanismes de séparation de phase induit par l’introduction d’ions de terre alcaline (Mg, Ca ou Sr). L’isolation de ces dopants dans des zones vitreuses ou cristallines de petites dimensions (des nanoparticules), et de structure et composition notablement différentes de celles de la silice permettrait une « ingénierie » des propriétés spectroscopiques des dopants. Nous cherchons plus particulièrement à développer cette voie de synthèse pour le procédé MCVD qui est celui employé pour la production des fibres commerciales. Les particules sont étudiées en croisant des caractérisations structurales, spectroscopiques avec des simulations par dynamique moléculaire. De telles études sont menées dans un projet soutenu par le GDR-Verres (collab. LPhiA, Angers et IPGP, Paris). La préparation spécifique des échantillons de fibres optiques pour des analyses par TEM est effectuée en collaboration avec le CRHEA (projet COMMET soutenu par le GIS AzurOpto.

La méthode d’imprégnation associée au procédé MCVD restreint l’incorporation d’ions (modificateurs ou IL) à quelques %mol. Afin d’explorer plus largement le domaine d’immiscibilité du système MgO-SiO2, une méthode de synthèse basée sur la technologie de fusion de poudres est étudiée en collaboration avec Xlim (Limoges) (projet SepPha financé par l’INSIS,CNRS). Cette méthode ouvre des perspectives intéressantes sur la variétés de compositions modifiées pour créer des verres céramiques dans le cœur des fibres optiques.

Dans le cadre du projet "TRANSLUCE" (programme ERA.NET-RUS), nous explorons le potentiel de fibres optiques à coeur en vitro-céramique transparente dopée d’ions de métaux de transition, comme Ni2+, comme composants pour de nouvelles sources optiques et amplificateurs. Nous étudions particulièrement des nanoparticules à base d’oxides de gallium ou de magnésium. Le consortium est constitué des trois 3 laboratoires suivants :

  • Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (LPMC) (Nice, France),
  • Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (Lausanne, Switzerland),
  • Fiber Optics Research Center of the Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia)

La Galerie du site présente des images liées à ce projet, voir Fibres optiques.

Mots-clés

MOSAIQ, Fibres Optiques