CONtinuum à Fibres Infrarouges hAutement Non linéaires – CONFIAN

Le projet CONFIAN consiste à étudier et réaliser une source large bande compacte émettant dans le moyen infrarouge entre 1,5 et 5 µm à l?aide de fibres optiques hautement non linéaires non silicate. Cette fenêtre spectrale inclus une bande de transparence de l?atmosphère (allant de 3 µm jusqu?à 5 µm) dans laquelle de nombreuses espèces chimiques ont une vibration moléculaire. Ainsi, une source large bande (supercontinuum) trouverait des applications en spectroscopie pour la mesure de la concentration chimique de polluants atmosphériques à l?aide d?une technologie de type LIDAR peu sensible aux interférences entre espèces. Les premiers supercontinnums ont été réalisés en régime de dispersion anormale dans des fibres de silice. Or ce matériau est intrinsèquement peu non linéaire et sa transparence dans l'infrarouge est limitée, en particulier sur fibre, où ce verre n'est plus utilisable après 2 µm. D'autres systèmes vitreux ont donc commencé à être explorés par la communauté internationale, parmi ceux qui présentent des propriétés optiques non linéaires et une transparence infrarouge supérieure à celle de la silice. Néanmoins l'avancement des recherches dans ce domaine est bien moindre que dans le cas de la silice et aucun guide de ce type n'est à fortiori disponible commercialement. Nous proposons donc dans ce projet d'étudier la réalisation de fibres optiques infrarouges fortement non linéaires capables de générer un supercontinuum. Le caractère ambitieux du projet sera d'obtenir des sources optiques compactes et fibrées émettant sur une large bande spectrale dans le moyen infrarouge, au-delà de 2 µm et jusqu'à 5-6 µm. Deux types de matériaux vitreux complémentaires seront considérés, les verres d'oxydes lourds, et les verres de chalcogénures. Ces matériaux sont plus transparents que la silice dans l'infrarouge, jusqu'à 5 µm à 10 µm selon leur composition, et plus non linéaires que celle-ci d'un facteur 10 à 1000 là encore selon la composition. Les guides d'onde envisagés seront des fibres microstructurées et des microfibres . Un des points clefs pour la réalisation de sources compactes sera de placer la valeur nulle de la dispersion chromatique à une longueur d?onde très légèrement supérieure à celle d?un laser compact (de type laser à fibre de silice) vers 2 µm. Les propriétés optiques des fibres obtenues seront qualifiées en termes d'atténuation, de transparence, de non linéarité et de dispersion chromatique. Les conditions d'obtention d'un supercontinuum dans le moyen infrarouge seront établies et mise en ouvre pour sa génération. L'émission obtenue alors sera caractérisée en termes de gamme spectrale et de puissance de sortie. Pour mener à bien notre projet, notre consortium se compose de 5 partenaires dont les compétences sont complémentaires : EVC, PERFOS, ONERA, ICB et Institut Fresnel (IF). Chaque membre a déjà une certaine expérience dans les verres fortement non linéaires. Ce projet s?inscrit parfaitement dans le contexte des axes de recherches de chaque partenaire. L?EVC possède une très forte expérience dans le domaine des matériaux infrarouges et leur mise en forme sous forme de fibres optiques. La plateforme technologique PERFOS a une forte expérience dans la réalisation des préformes en verres de chalcogénures et dans leur fibrage. L?ICB est en train de se spécialiser dans l'étude des verres d?oxydes lourds et a une compétence internationalement reconnue dans le domaine de la caractérisation des effets non linéaires dans les fibres optiques. L?IF dispose d'un savoir faire reconnu dans la modélisation des fibres optiques microstructurées de tout type. Après s'être limité aux propriétés linéaires des fibres, il étudie les propriétés nonlinéaires de ces nouveaux guides d'onde dont notamment la génération de supercontinuum dans les fibres microstructurées en verre de haut indice ayant de forts coefficients non linéaires. L?ONERA dispose d?une grande expérience dans le développement de sources lasers fibrées spécifiques (sources à forte brillance spectrale à 1,5 µm, source de puissance à 1 µm) et d?oscillateurs paramétriques optiques en bande II. L?ONERA a notamment développé une source laser fibrée originale à 1,5 µm de grande brillance spectrale au meilleur niveau mondial. Des travaux sur les caractérisations de fibres en verres chalcogénures ont été menés conjointement avec le l? EVC dans le cadre d?une thèse et d?un projet d?optimisation de compositions.