Nanocristallisation photo-induite par laser femtoseconde dans des verres d'oxydes innovants dédiés à la haute température – PHOENIX

Le projet PHOENIX se concentre sur le développement de matériaux amorphes innovants, fonctionnalisés par laser femtoseconde pour des environnements dédiés aux hautes températures (HT), dépassant souvent les 800-1000°C. Il répond à des besoins dans des secteurs technologiques tels que les turboréacteurs, la fabrication additive par laser et les réacteurs nucléaires de nouvelle génération. Un objectif clé est d'améliorer les capteurs optiques en verres d'oxydes, qui offrent des avantages importants par rapport aux thermocouples classiques : conception compacte, haute sensibilité, résistance à la corrosion et capacité de multiplexage. Pour produire des dispositifs photoniques performants, tels que des réseaux de Bragg et des guides d'onde, l’écriture directe par laser femtoseconde (FLDW) est idéale et permet de modifier le verre de façon précise, permanente et flexible. Cependant, les nanostructures poreuses actuellement inscrites par FLDW pour les applications HT évoluent et s’effacent après quelques heures à 1100°C dans la silice pure, entrainant une dégradation de la réponse optique et une perte de performance. Face à ce problème, le projet PHOENIX s'appuie sur une percée fondamentale et technologique récente qui consiste à précipiter des nanocristaux réfractaires tels que du ZrO2 ou de la Mullite par laser. Cette méthode permet de créer des modifications de l’indice de réfraction stables jusqu'à 1600°C. Ce nouveau régime, baptisé Type Ic, repose sur la migration chimique et la cristallisation au sein du volume focal, et permet ainsi une stabilité thermique bien supérieure aux structures poreuses actuelles. La maîtrise de ce régime est au cœur du projet PHOENIX, avec comme objectifs principaux i) de développer de nouveaux verres adaptés aux HT, ii) de précipiter des nanocristaux via FLDW, et iii) d’améliorer les performances optiques et thermiques (fort contraste d’indice, faibles pertes, fonctionnement stable entre 1000 et 1500°C).