NANOstructuration de matériaux destinés à la réalisation d’une nouvelle génération de FIBres optiques amplificatrices dopées Erbium and Erbium/Ytterbium (NANOFIBER) – NANOFIBER

Au cours des vingt dernières années, les fibres optiques dopées aux ions de terres rares sont devenues les éléments clé de marchés de gros volume comme les télécommunications optiques ou les lasers de forte puissance. Alors que ces composants optiques sont maintenant couramment employés, l'intérêt pour le développement de nouvelles applications utilisant des fibres optiques actives est maintenant mis en avant, avec un besoin pour des systèmes nécessitant des avancées technologiques et offrant des perspectives élevées en termes de propriété intellectuelle et de rentabilité. La fabrication d’amplificateurs et de lasers à fibre via des techniques souples et rentables permettant également la maîtrise des performances optiques, devient donc un élément différentiateur de technologie. Dans ce but, ce projet vise à étudier l’impact de la contribution de la nanostructuration de la matrice vitreuse sur les performances des fibres optiques dopées aux ions de terres rares.
L’apport de la nanostructuration sera plus particulièrement étudié dans le cas des amplificateurs à fibre optique dopée erbium ou erbium-ytterbium, avec un intérêt particulier pour les propriétés d’amplification (puissance optique en sortie, gain par unité de longueur, largeur de la bande de gain) et de fiabilité, y compris la résistance aux rayonnements ionisants (UV et irradiation gamma). Les champs d'applications visés sont les amplificateurs de forte puissance, les amplificateurs compacts et les amplificateurs résistants aux radiations. Pour atteindre ces buts, nous proposons d'étudier le lien entre procédé d’élaboration, nanostructuration et propriétés optiques, et ce pour différents matériaux nanostructurés :
1. verre nanoporeux dopé par des ions de terres rares
2. verre dopé par des nanoparticules dopées par des ions de terre-rare
Parallèlement à cette nanostructuration originale du matériau, des géométries spécifiques seront développées pour la fibre optique elle-même. En particulier, des fibres conventionnelles à gaine bas indice et des fibres à cristal photonique air/silice seront combinées aux matériaux dopés erbium ou erbium-ytterbium afin d’optimiser la conception des amplificateurs à fibres optiques. En parallèle à la fabrication de matériaux nanostructurés dopés erbium ou erbium-ytterbium et la fabrication de fibre optique, une part importante des études sera consacrée à la compréhension de l’effet de la nanostructuration sur la structure du verre en termes de défauts intrinsèques et induits par l’irradiation. Le consortium du projet se compose de Draka, un leader de l'industrie de la fabrication de fibres optiques, et de quatre partenaires académiques, le PhLAM, l'IES, l'IRAMIS et l'ICMMO, spécialisés respectivement dans la fabrication de verre/fibre, la caractérisation de composants optiques et l’étude des propriétés structurales des matériaux.
Le projet NANOFIBER a été soumis en 2011 lors de l'appel ANR/MatetPro. Nous resoumettons ce projet, prenant en considération les commentaires de tous les rapporteurs.