FR2939522A1 - Fibre optique amplificatrice resistante aux radiations ionisantes - Google Patents

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Abstract

Une fibre optique amplificatrice ou laser, comprend un coeur central adapté à transmettre et amplifier un signal optique et une gaine optique entourant le coeur central et adaptée à confiner le signal optique transmis dans le coeur. Le coeur présente une matrice et contient des nanoparticules à base de silice dopées de terre rare. Chaque nanoparticule contient au moins 85 % en poids (85 wt%) de silice. Une telle fibre peut être utilisée dans un environnement à fortes radiations ionisantes avec des pertes optiques limitées.

Description

FIBRE OPTIQUE AMPLIFICATRICE RESISTANTE AUX RADIATIONS IONISANTES
La présente invention concerne le domaine des fibres optiques et plus spécifiquement une fibre optique amplificatrice adaptée à amplifier les signaux optiques transmis. Les fibres amplificatrices peuvent être utilisées notamment comme amplificateur de ligne de transmission haut débit ou comme laser. La présente invention concerne l'utilisation d'une telle fibre amplificatrice dans un environnement présentant des radiations ionisantes. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une telle fibre. Une fibre optique est classiquement composée d'un coeur optique, ayant pour fonction de transmettre et éventuellement d'amplifier un signal optique, et d'une gaine optique, ayant pour fonction de confiner le signal optique dans le coeur. A cet effet, les indices de réfraction du coeur n~ et de la gaine ng sont tels que Wang.
Les fibres amplificatrices et notamment les fibres dopées avec des éléments de terre rare sont couramment utilisées pour les applications optiques. Par exemple le dopage Erbium est utilisé dans les systèmes de télécommunications optiques pour amplifier des signaux optiques transmis. De telles fibres sont utilisées dans les EDFAs, acronyme anglo-saxon pour Erbium Doped Fiber Amplifier et présentent un coeur central composé d'une matrice de silice comprenant des éléments dopants tels que l'Erbium à des concentrations de l'ordre de 250 à 1000 wtppm (0.025 à 0.1 wt%) éventuellement associés à des éléments dopants complémentaires permettant d'améliorer l'amplification comme par exemple de l'alumine pour élargir la bande de gain pour des applications de multiplexage en longueurs d'onde WDM (Wavelength Dense Multiplexing). Le dopage Ytterbium est souvent utilisé dans les fibres pour les lasers, comme par exemple les lasers à 1 m pour des applications militaires. L'Ytterbium peut aussi être utilisé dans les fibres pour EFDAs afin d'améliorer l'efficacité d'absorption du signal de pompe par l'Erbium. De même, d'autres éléments de terre rare peuvent être utilisées seuls ou en combinaison selon les applications recherchées. R:\Brevets\28400\28413-081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50 -2
De manière connue en soi, l'amplification optique dans une fibre dopée terre rare fonctionne en injectant dans la fibre un signal de pompe qui excite les ions terre rare (par exemple les ions Er3+ dans les EDFAs). Lorsqu'un signal lumineux passe à travers cette portion de fibre optique, il désexcite les ions par émission stimulée en produisant un photon en tout point identique au photon incident. Le signal lumineux a donc été doublé. D'autres éléments de terre rare peuvent être utilisés comme élément dopant d'amplification du signal, tel que l'Ytterbium (Yb) ou le Thulium (Tm), en remplacement ou en combinaison avec l'Erbium. Une portion de telle fibre en combinaison avec une cavité résonnante constituée d'un système de miroirs ou de réseaux de Bragg forme un laser à fibre dont la longueur d'onde et la puissance dépendent de l'élément terre rare utilisé et de sa concentration. Les fibres optiques amplificatrices sont fabriquées en incorporant des ions de terre rare dans la matrice en silice du coeur de la fibre. L'incorporation des ions de terre rare dans le coeur de la fibre est généralement accompagnée d'autres dopants pour améliorer le gain d'amplification et/ou élargir la bande d'amplification et/ou limiter les inhomogénéités dans la dispersion des dopants de terre rare dans la matrice du coeur. Typiquement, l'incorporation de dopants de terre rare est accompagnée d'alumine (Al203) et/ou de Phosphore (P). En outre, une fibre amplificatrice peut aussi contenir du Germanium (Ge) dans le coeur afin d'apporter le saut d'indice nécessaire au guidage et confinement du signal transmis. De manière connue en soi, le signal transmis dans une fibre subit des pertes optiques qui s'accumulent avec la distance parcourue. Ces pertes en transmission augmentent sensiblement lorsque la fibre est soumise à des irradiations ionisantes telles des rayonnements bêta, alpha, gamma et X. La fibre peut subir de telles irradiations lorsqu'elle est utilisée dans un système optique dont l'environnement présente des radiations ionisantes, comme par exemple une centrale nucléaire, un laboratoire d'accélération de particules ou un satellite envoyé dans l'espace. Dans un tel environnement, les radiations peuvent atteindre des niveaux supérieurs ou égaux à 100 Gray, soit 10 000 rad pour un environnement spatial, voire de l'ordre du MGray (108 Rad) dans le cas des centrales nucléaires. R:\ Brevets\ 28400\ 28413û081202-texte dépdt.doc - 2008-12-07 - 7:50 -3-
Même si des fibres optiques résistantes aux radiations sont utilisées dans les environnements radiatifs pour assurer la transmission des données, les fonctions d'amplification sont généralement assurées par des systèmes électroniques. Or, l'utilisation de système tout optique dans ces environnements radiatifs est recherchée. Il existe des fibres passives (non dopées terre rare) spécifiquement conçues pour être utilisées dans de tels environnements. Par exemple, US-A-4 690 504 divulgue une telle fibre sans Germanium (Ge) dans le coeur. L'absence de Germanium dans le coeur permet d'obtenir une meilleure résistance aux radiations ionisantes. La gaine optique est alors dopée avec un dopant ayant un effet de diminution de l'indice de réfraction de la silice, comme le Fluor. Ce document divulgue également un mode de réalisation avec une fibre dont le coeur est faiblement dopé au Fluor pour compenser un surplus d'oxygène dans le coeur. US-A-5 509 101 divulgue une fibre optique résistante aux rayons X et gamma notamment. Cette fibre présente un coeur et une gaine dopés au Fluor. Ce document décrit plusieurs modes de réalisation avec des concentrations de Fluor et de Germanium différentes. Ce document indique que les pertes en transmission sont réduites lorsque la fibre comporte aussi du Germanium dans le coeur. WO-A-2005 109055 divulgue une fibre optique avec un coeur en silice pure et une gaine dopée au Fluor. Ce document indique qu'un rapport élevé, entre 9 et 10, entre les diamètres de la gaine optique et du coeur améliore la résistance de la fibre aux radiations ionisantes. Il est établi que les fibres avec un coeur de silice pure ou dopée au Fluor présentent des pertes moindres dans un environnement radioactif, par rapport aux fibres présentant un coeur de silice dopée au Germanium ou des fibres contenant du Phosphore dans le coeur ou dans la gaine. Néanmoins, dans le cas particulier des fibres amplificatrices, la nécessaire présence de dopants de terre rare dans le coeur, ainsi que de dopants d'amélioration du gain, entraîne de fortes pertes lorsque la fibre est soumise à des radiations ionisantes.
Or, il a été établi que la présence d'alumine ou de phosphore entraîne une nette augmentation des pertes optiques lorsque la fibre est soumise à des radiations ionisantes. R:\Brevets\28400\28413û081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50 -4
La publication de H. Henschel et al., "Radiation-Induced loss of Rare Earth doped silica fibres", IEEE 1998, pp 439-444, identifie bien ce problème de l'augmentation des pertes des fibres amplificatrices dans un environnement radioactif. Cette publication propose de limiter les concentrations de dopants mais sans préciser concrètement un procédé de fabrication pour parvenir à une fibre optique amplificatrice résistante aux irradiations. Le document US-A-2003/175003 décrit un procédé de fabrication d'une fibre optique amplificatrice dans lequel les éléments de terre rare sont introduits dans le coeur de la fibre par incorporation de nanoparticules dont la matrice a une composition différente de celle du coeur. Les nanoparticules présentent une matrice d'alumine (Al2O3) ou d'antimoine (Sb2O3) dopée Erbium). Cependant, la composition de telles nanoparticules n'est pas spécifiquement conçue pour résister aux irradiations. Il existe donc un besoin pour une fibre amplificatrice ou laser qui puisse être 15 utilisée dans un environnement à fortes radiations ionisantes avec des pertes optiques limitées. A cet effet, l'invention propose une fibre optique comprenant des dopants de terre rare dans le coeur sans adjonction d'aucun autre dopant sensible aux irradiations. Notamment, le coeur de la fibre ne contient ni alumine ni phosphore. 20 L'absence de tels dopants permet par ailleurs de minimiser le niveau des pertes de fond avant irradiation. On entend par pertes de fond les pertes optiques de la fibre mesurées en dehors des bandes d'absorption des ions terre rare et avant toute implémentation dans un environnement radioactif. Une telle fibre optique peut être obtenue en incorporant dans le coeur de la fibre des nanoparticules de silice pure 25 dopée de terre rare. L'invention concerne ainsi une fibre optique comprenant un coeur central adapté à transmettre et amplifier un signal optique, et une gaine optique entourant le coeur central et adaptée à confiner le signal optique transmis dans le coeur, le coeur de la fibre présentant une matrice et contenant des nanoparticules dopées de terre rare, 30 chaque nanoparticule présentant une matrice à base de silice et contenant au moins 85 °Y0 en poids (85 wt%) de silice. De préférence, la matrice de chaque nanoparticule contient au moins 95 % en poids (95 wt%) de silice. R:\ Brevets\ 28400\2841 3û081 202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50 - 5-
Selon les modes de réalisation, la fibre optique selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs de caractéristiques suivantes : - la matrice du coeur est une matrice à base de silice ne contenant pas de Phosphore; - la matrice du coeur est une matrice à base de silice ne contenant pas d'Alumine; - la matrice du coeur est une matrice de silice pure ; la matrice du coeur est une matrice à base de silice dopée Fluor ; la matrice du coeur est une matrice à base de silice dopée Azote ; la matrice du coeur est une matrice à base de silice dopée Germanium ; la matrice de chaque nanoparticule est une matrice de silice pure; - la matrice de chaque nanoparticule contient de l'alumine dans une concentration telle que la concentration d'alumine dans le coeur est inférieure à 3 % en poids; les dopants de terre rare sont choisis parmi de l'Erbium, de l'Ytterbium, du Thulium ou une combinaison de ceux-ci ; la fibre optique amplificatrice ou laser présente une largeur de gain comprise entre 1 nm et 40 nm, de préférence entre 1 nm et 30 nm; - la fibre optique amplificatrice ou laser présente des pertes optiques inférieures ou égales à 1.5 dB/km à 1200 nm, en dehors de la bande d'absorption de l'Erbium et avant toute irradiation ; la fibre optique amplificatrice ou laser présente un incrément de pertes inférieur à 0.05 dB/m à 1550 nm sous une irradiation de 300 Gy à 0.08 Gy/min (8 Rad/min) à température ambiante.
L'invention concerne aussi un amplificateur optique comprenant une portion de fibre selon l'invention, dopée Erbium, dans lequel la longueur de fibre nécessaire à une amplification avec un gain de 25 dB à 1550 nm est inférieure à 10 m. L'invention concerne également un laser comprenant une portion de fibre selon l'invention.
L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une préforme primaire de fibre optique comprenant un coeur central adapté à transmettre et amplifier un signal optique, et une gaine optique entourant le coeur central et adaptée R:\Brevets\28400\28413û081202-texte dépbt.doc - 200312-07 - 7:50 - 6-
à confiner le signal optique transmis dans le coeur, le procédé comprenant les étapes consistant à : - synthétiser des nanoparticules à base de silice dopée de terre rare, chaque nanoparticule contenant au moins 85 % en poids de silice, de préférence au moins 95 %; - disperser les nanoparticules dans une solution aqueuse; imprégner une couche poreuse interne d'un tube de silice avec ladite solution pour former le coeur d'une préforme primaire. Selon un mode de réalisation, l'étape de synthèse des nanoparticules comprend 1 0 une étape consistant à co-précipiter des précurseurs de sels de terre rare et de sels de silice dans une solution aqueuse, avec un rapport molaire de précurseurs de sels de silice et de précurseurs de sels de terre rare compris entre 30 et 300.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de 15 la description qui suit. Cette description est faite en référence à des modes de réalisation de l'invention qui sont donnés à titre d'exemple. La description est faite en référence aux dessins annexés, qui montrent : - figure 1, une représentation graphique du profil de consigne d'une fibre selon un premier mode de réalisation de l'invention; 20 figure 2, une représentation graphique du profil de consigne d'une fibre selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - figure 3, un schéma d'un procédé de fabrication d'une fibre optique amplificatrice selon l'invention.
25 La fibre optique selon l'invention comprend un coeur central adapté à transmettre et amplifier un signal optique, une gaine optique entourant le coeur central et adaptée à confiner le signal optique transmis dans le coeur, et une gaine extérieure, généralement constituée de silice. Typiquement, le coeur central et la gaine optique sont obtenus par dépôt en phase gazeuse (CVD, OVD, VAD, etc). 30 Dans le cas d'un procédé type CVD, la gaine extérieure est constituée du tube de dépôt et éventuellement d'une recharge ou d'un manchonnage. En général, les éléments peu volatiles (terres rares, aluminium, etc) sont incorporées par R:\Brevets\28400\28413ù081202-texte dépôi.doc - 2008-12-07 - 7:50 -7
imprégnation d'un barreau de silice poreux lors d'une opération de CVD pour former le coeur de la préforme primaire. Le coeur de la fibre selon l'invention est constitué d'une matrice de type silice et de nanoparticules dopées par des éléments de terre rare. Les matrices du coeur et des nanoparticules sont spécialement conçues pour minimiser voire éliminer la présence de dopants sensibles aux irradiations. Par exemple, l'incorporation des ions de terre rare dans des nanoparticules de silice pure permet d'introduire les ions de terre rare dans le coeur sans incorporer d'autres dopants sensibles aux radiations ionisantes. Il est ainsi possible d'obtenir une fibre active (amplificatrice ou laser) ne contenant aucune trace de Phosphore (P) ou d'alumine (Al203). Les nanoparticules peuvent cependant contenir d'autres éléments que les dopants de terre rare. Par exemple, la matrice silice des nanoparticules peut contenir un peu d'Alumine qui limite la formation de paquets d'ions Er3+. La concentration en Alumine dans le coeur sera cependant fortement limitée par rapport aux fibres connues.
Le coeur de la fibre peut être une matrice de silice pure contenant ces nanoparticules de silice pure dopées de terre rare. La fibre sera alors particulièrement résistante aux radiations ionisantes. Le coeur de la fibre peut cependant comprendre d'autres dopants, non ou peu sensibles aux radiations ionisantes, tels que du Fluor et/ou de l'azote. Le coeur de la fibre peut même contenir du Germanium dans la mesure où les fibres amplificatrices ne sont utilisées que sur des longueurs relativement courtes. Si le coeur de la fibre est en silice pure ou dopée au Fluor, la gaine optique sera alors nécessairement une gaine enterrée (c'est-à-dire avec un indice inférieur à celui de la gaine extérieure) afin d'assurer la fonction de guidage du signal optique dans le coeur de la fibre. La gaine optique peut ainsi être dopée au Fluor ou présenter des microperforations. Pour optimiser les paramètres optogéométriques de la fibre, tels que la longueur d'onde de coupure ou le diamètre de mode, le coeur de la fibre peut être dopé au Germanium. Si le coeur de la fibre est en silice dopée au Germanium ou à l'azote, la gaine optique peut alors être en silice pure ou légèrement dopée au Fluor et/ou au Germanium. L'optimisation des paramètres optogéométriques permet notamment une meilleure compatibilité avec d'autres fibres optiques de systèmes R:\Brevets\28400\28413ù081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50 -8
normalisés, même si la résistance aux radiations ionisantes est moindre dans le cas d'un coeur contenant du Germanium. Les figures 1 et 2 illustrent deux profils d'indice possibles pour la fibre amplificatrice selon l'invention. Ces profils sont des profils de consigne. Les profils des exemples de figures 1 et 2 sont très différents. En effet, l'invention n'est pas limitée à un profil de fibre particulier. Pour des fibres optiques, on qualifie généralement le profil d'indice en fonction de l'allure du graphe représentant l'indice de réfraction en fonction du rayon de la fibre. On représente de façon classique sur les abscisses la distance r au centre de la fibre, et sur les ordonnées la différence d'indice de réfraction entre l'indice de réfraction du coeur et de la gaine par rapport à l'indice de réfraction de la gaine extérieure (généralement en silice pure). La figure 1 illustre un premier exemple de profil d'indice pour une fibre amplificatrice selon l'invention.
Sur l'exemple de la figure 1, le coeur de la fibre est en silice pure. La gaine optique de la fibre est alors une gaine enterrée, par exemple en silice dopée au Fluor, présentant une différence d'indice de -19.10"3 avec le coeur. La gaine extérieure est en silice légèrement dopée au Fluor présentant une différence d'indice de -1.10"3 avec la silice pure. Le diamètre du coeur de la fibre est de 4 tm et le rapport du diamètre de la gaine optique sur le diamètre de coeur est de 15 environ. Un tel profil permet d'assurer un bon confinement du signal dans le coeur et l'absence de tout dopant dans le coeur hormis les dopants de terre rare permet de limiter l'incrément de pertes optiques dans un environnement radioactif. La figure 2 illustre un deuxième exemple de profil d'indice pour une fibre 25 amplificatrice selon l'invention. Sur l'exemple de la figure 2, le coeur de la fibre est en silice dopée au Germanium ; le coeur présente une différence d'indice de +19.1W3 par rapport à l'indice de la gaine optique. La gaine optique est composée de silice codopée au Germanium et au Fluor et la gaine extérieure est en silice pure. Le diamètre du coeur 30 de la fibre est de 3,6 m et le rapport du diamètre de la gaine optique sur le diamètre de coeur dépend de l'indice de la gaine optique : plus celle-ci est enterrée, plus le rapport devra être élevé. Dans le cas d'un indice de gaine optique égal à l'indice de la R:\Brevets\28400\28413ù081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50 -9
gaine extérieure, ce rapport pourra être considérablement réduit, par exemple ce rapport pourra être de l'ordre de 3. Un tel profil permet d'assurer un bon confinement du signal dans le coeur à moindre coût de fabrication. La présence de Germanium dans le coeur conduit à un incrément de pertes optiques supérieur à celui de la fibre de la figure 1 dans un environnement radioactif, mais reste limité. La figure 3 illustre un mode de réalisation possible pour la fabrication d'une fibre optique amplificatrice selon l'invention. 1) Synthèse des nanoparticules : Les nanoparticules de silice dopées Erbium peuvent être produites par synthèse 10 chimique ou physique et dispersées dans une solution aqueuse. Par exemple, on peut obtenir ces nanoparticules par voie chimique de la façon suivante : on réalise une coprécipitation en milieu aqueux et catalyse basique de précurseurs de sels de silice et de précurseurs de sels de terre rare à pH contrôlé. Le rapport molaire de précurseurs de sels de silice et de précurseurs de sels de terre rare 15 est compris entre 30 et 300, afin d'obtenir des nanoparticules présentant une matrice à base de silice contenant au moins 85 % en poids (85 wt%) de silice, et de préférence au moins 95 % en poids (95 wt%) de silice. La taille des nanoparticules est contrôlée par le choix des paramètres réactionnels, tels que notamment la quantité de catalyseur, la concentration des 20 réactifs, le temps de réaction, la force ionique du milieu et la présence de surfactants. On obtient alors des nanoparticules de taille contrôlée qui sont ensuite lavées et redispersées dans de l'eau, à une concentration définie. On peut ajouter des précurseurs d'Aluminium à la coprécipitation si l'on souhaite inclure de l'Alumine dans la matrice des nanoparticules. En tout état de cause, la matrice des 25 nanoparticules contiendra au moins 85 % en poids de silice et de préférence au moins 95 °At. De plus, l'ajout l'Aluminium est limité pour que la concentration d'Alumine dans le coeur de la fibre soit inférieure à 3 % en poids. Tout élément de terre rare permettant une amplification par pompage optique sur une fenêtre spectrale donnée peut être utilisé selon l'invention seul ou en 30 combinaison. De préférence, on utilisera l'Erbium, l'Ytterbium, du Thulium, ou une combinaison de ceux-ci. 2) Intégration des nanoparticules dans le coeur de la préforme R:\Brevets\28400\28413--081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50 - 10-
La solution de nanoparticules en suspension stable est alors utilisée pour imprégner le coeur poreux d'un barreau de silice lors d'une opération de MCVD pour former le coeur dopé de la préforme primaire. On procède ensuite au séchage de la préforme, puis à sa vitrification et à son rétreint. 3) Réalisation de la structure guidante (selon le profil) La gaine optique peut être réalisée par une opération de MCVD ou par une opération de PCVD, notamment lorsque la gaine optique est fortement dopée au Fluor. 4) Réalisation de la préforme finale La préforme primaire subit aussi une opération de recharge ou un manchonnage pour former une préforme finale. Cette préforme peut alors être étirée sur une tour de fibrage pour obtenir la fibre optique. Un tel procédé de fabrication, permet d'obtenir une fibre optique amplificatrice présentant une concentration de dopants de terre rare suffisante pour assurer une amplification satisfaisante sur une fenêtre spectrale déterminée, tout en présentant une bonne résistance aux irradiations. La concentration en poids de terre rare dans le coeur peut être comprise entre 100 ppm et quelque % en poids, en fonction de l'élément utilisé et du gain visé. La fenêtre spectrale d'amplification dépend des éléments de terre rare utilisés. Par exemple, avec une fibre contenant environ 300 ppm d'erbium, une vingtaine de mètres suffiront pour obtenir un EDFA présentant un gain de 23dB à 1550 nm. En augmentant la concentration d'erbium dans la fibre, on pourra obtenir un EDFA présentant un gain de 25 dB à 1550 nm avec une longueur de fibre inférieure à 10 m. La valeur du gain dans une fibre selon l'invention dépendra de la concentration et du type d'élément de terre rare utilisé. La fibre selon l'invention présente une largeur de gain comprise entre 1 nm et 40 nm, de préférence entre 1 nm et 30 nm. La largeur de gain dépend entre autre de la quantité d'Alumine introduit dans la matrice des nanoparticules. De manière générale, les fibres dopées terre rare présentent des pertes de fond (c'est-à-dire en dehors de la bande d'absorption de l'ion terre rare) principalement déterminées par les pertes de la matrice du coeur. Ainsi, dans le cas de la fibre de l'invention, ces pertes resteront limitées aussi bien avant qu'après irradiation. Par R:\ Brevets\ 28400\ 28413ù081202-texte dépbt.doc - 2008-12-07 - 7:50 -11-
exemple, pour une matrice de silice dopée Germanium et contenant des nanoparticules dopées Erbium, la fibre de l'invention présentera des pertes inférieures à 2 dB/km à 1200 nm avant irradiation (la longueur d'onde de 1200 nm est celle généralement utilisée pour caractériser les pertes de fond des fibres dopées Erbium). Dans le cas d'une matrice de silice pure, ces pertes seront inférieures à 1.5 dB/km à 1200 nm. L'ajout de dopants tels que l'Aluminium conduirait à une augmentation de ces pertes jusqu'à typiquement 6 dB/km pour 6 wt% d'Al. Pour les mêmes propriétés visées (par exemple une certaine largeur de gain), on préférera ajouter l'Alumine dans la matrice silice des nanoparticules plutôt que dans la matrice du coeur, car l'ajout d'Alumine dans les nanoparticules nécessitera une teneur moindre en Alumine, et par conséquent, conduira à des pertes plus faibles. Après une irradiation effectuée à température ambiante, à un débit de 0.08 Gy/min (8Rad/min), pour une dose totale de 300 Gy (dose typique d'un environnement spatial pendant environ 15 ans, ou d'une centrale nucléaire dans la partie éloignée du réacteur), l'incrément d'atténuation de la fibre selon l'invention sera inférieur à 0.05 dB/m à 1550 nm. Dans les mêmes conditions, une fibre dopée Erbium classique aura un incrément d'atténuation de l'ordre de 1 dB/m. De manière plus générale, la sensibilité aux irradiations de la fibre de l'invention est attendue proche d'une fibre non dopée terre rare présentant la même matrice de coeur.
La fibre selon l'invention peut être utilisée dans un amplificateur optique compact situé dans un environnement présentant des radiations ionisantes, par exemple un réseau Ethernet de laboratoire de physique des particules, une centrale nucléaire ou un satellite exposé au rayonnement cosmique. Combinée à un système de miroirs ou de réseaux de Bragg, la fibre de l'invention peut également être utilisée 2.5 comme laser fibré dans les mêmes environnements que mentionnés ci-dessus. R:\Brevets\28400\28413ù081202-texte dépbt.doc - 2008-12-07 - 7:50

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS1. Une fibre optique comprenant un coeur central adapté à transmettre et amplifier un signal optique, et une gaine optique entourant le coeur central et adaptée à confiner le signal optique transmis dans le coeur, le coeur de la fibre présentant une matrice et contenant des nanoparticules dopées de terre rare, chaque nanoparticule présentant une matrice à base de silice et contenant au moins 85 % en poids (85 wt%) de silice.
  2. 2. La fibre optique selon la revendication 1, dans laquelle la matrice de chaque nanoparticule contient au moins 95 % en poids (95 wt%) de silice.
  3. 3. La fibre optique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la matrice du coeur est une matrice à base de silice ne contenant pas de phosphore (P).
  4. 4. La fibre optique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la matrice du coeur est une matrice à base de silice ne contenant pas d'alumine (Al203).
  5. 5. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la matrice du coeur est une matrice de silice pure.
  6. 6. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la matrice du coeur est une matrice à base de silice dopée fluor (F).
  7. 7. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4, dans laquelle la matrice du coeur est une matrice à base de silice dopée azote (N).
  8. 8. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4, dans laquelle la matrice du coeur est une matrice à base de silice dopée germanium (Ge). R:\Brevets\28400\28413û081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50-13-
  9. 9. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la matrice de chaque nanoparticule est une matrice de silice pure.
  10. 10. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la matrice de chaque nanoparticule contient de l'alumine dans une concentration telle que la concentration d'alumine dans le coeur est inférieure à 3 % en poids.
  11. 11. La fibre optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une largeur de gain comprise entre 1 nrn et 40 nm, de préférence entre 1 nm et 30 nm.
  12. 12. La fibre optique selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les dopants de terre rare sont choisis parmi de l'Erbium (Er), de l'Ytterbium (Yb), du Thulium (Tm) ou une combinaison de ceux-ci.
  13. 13. La fibre optique selon la revendication 12 dopée Erbium, présentant des pertes optiques inférieures ou égales à 1.5 dB/km à 1200 nm, en dehors de 15 la bande d'absorption de l'Erbium et avant toute irradiation.
  14. 14. La fibre optique selon la revendication 13, présentant un incrément de pertes inférieur à 0.05 dB/m à 1550 nm sous une irradiation de 300 Gy à 0.08 Gy/min (8 Rad/min) à température ambiante.
  15. 15. Amplificateur optique comprenant une portion de fibre selon la 20 revendication 13 ou 14, dans lequel la longueur de fibre nécessaire à une amplification avec un gain de 25 dB à 1550 nm est inférieure à 10 m.
  16. 16. Laser comprenant une portion de fibre selon la revendication 13 ou 14.
  17. 17. Procédé de fabrication d'une préforme primaire de fibre optique comprenant un coeur central adapté à transmettre et amplifier un signal R:\&evets\28400\28413--081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50- 14- optique, et une gaine optique entourant le coeur central et adaptée à confiner le signal optique transmis dans le coeur, le procédé comprenant les étapes consistant à : - synthétiser des nanoparticules à base de silice dopée de terre rare, chaque nanoparticule contenant au moins 85 % en poids (85 wt%) de silice; - disperser les nanoparticules dans une solution aqueuse; - imprégner une couche poreuse interne d'un tube de silice avec ladite solution pour former le coeur d'une préforme primaire.
  18. 18. Le procédé de fabrication de la revendication 17, dans lequel chaque I O nanoparticule synthétisée contient au moins 95 % en poids (95 wt%) de silice.
  19. 19. Le procédé de fabrication selon la revendication 17 ou 18, dans lequel l'étape de synthèse des nanoparticules comprend une étape consistant à coprécipiter des précurseurs de sels de terre rare et de sels de silice dans une 1 5 solution aqueuse, avec un rapport molaire de précurseurs de sels de silice et de précurseurs de sels de terre rare compris entre 30 et 300. R:\Brevets\28400\28413--081202-texte dépôt.doc - 2008-12-07 - 7:50
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