FR3036110A1 - Fibre optique ruban en verre photosensible - Google Patents

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Abstract

Fibre optique (1) en verre photosensible à section rectangulaire dans laquelle le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est inférieur à 100 micromètres.

Description

1 Domaine technique La présente description concerne une fibre optique ruban en verre photosensible et un procédé de fabrication d'une fibre optique ruban en verre photosensible.
Etat de la technique L'essor actuel de la photonique, avec des applications dans les secteurs de la santé, de l'énergie, de la sécurité, de la défense ou des télécommunications, génère de nouveaux défis technologiques en terme de structuration nano-/micro-/millimétrique des matériaux. Le fibrage de structures photoniques et/ou hybrides est un moyen permettant la structuration multi-échelle de systèmes complexes aux fonctionnalités innovantes. On connaît de l'état de la technique la fabrication et l'utilisation de verres massifs, tels que des verres de phosphates d'argent massifs, pour des applications en photosensibilisation.
Sous forme fibrée, en raison de la minimisation de l'énergie de surface, la géométrie des fibres optiques de verres connues est longtemps restée réduite à des formes cylindriques. On connaît également de l'état de la technique des fibres optiques en verre aplati pour application en dosimétrie ainsi qu'un procédé de fabrication de telles fibres optiques en verre aplati. Ce procédé connu consiste en l'effondrement d'un trou d'air à l'intérieur du verre par application d'une source de vide lors du chauffage et de l'étirage d'une préforme de verre de silice en forme de tube creux. En général, selon ce procédé connu, on obtient une fibre optique en verre aplati ayant une forme ovoïdale résultant de l'aplatissement de la préforme de verre en forme de tube creux. Ainsi, ce procédé convient uniquement à la fabrication de fibres optiques en verre aplati de forme ovoïdale. Cette technique antérieure est notamment illustrée par un exemple rapporté dans la publication internationale N° WO 2015037981. Toutefois, une fibre optique en verre aplati telle que décrite dans la publication précitée reste difficilement utilisable en photosensibilisation, et notamment en photo-inscription. En particulier, une fibre optique en verre aplati connue comporte des défauts tels que (i) des extrémités fortement bombées liées au processus de fabrication par aspiration et (ii) des trous d'air à l'intérieur de celle-ci pouvant engendrer des pollutions et/ou des dégradations de l'état de surface du verre, tel que la formation de couches passivantes à l'intérieur du verre aplati.
3036110 2 Résumé de l'invention Un objet de la présente description est de remédier aux déficiences mentionnées ci-dessus et de fournir une fibre optique ruban en verre photosensible, notamment pour 5 application en photonique, en dosimétrie, pour la génération de réseaux de Bragg, et/ou en photo-inscription tel qu'en inscription laser direct de motifs tels que des lignes, courbes ou tubes sur fibre optique, optionnellement de structures nanométriques, optionnellement de structures hybrides, optionnellement avec des effets non-linéaires et/ou plasmonique. Un autre objet de la présente demande est de fournir un procédé simple, rapide et à moindre coût 10 permettant l'obtention d'une fibre optique ruban en verre photosensible, flexible, de longueur, de largeur et d'épaisseur arbitraires. Selon un premier aspect, la présente description concerne une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire dans laquelle le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est compris entre 1 et 100 micromètres.
15 La fibre optique ainsi décrite permet une utilisation en photosensibilisation, et notamment en photo-inscription. En particulier, la fibre optique ainsi décrite comporte des surfaces planes. Aussi, la fibre optique ne comporte pas d'extrémités fortement bombées. De plus, La fibre optique ainsi décrite ne comporte pas de sensible variation de composition ou de trous d'air à l'intérieur de celle-ci pouvant engendrer la pollution, l'oxydation ou la 20 cristallisation du verre. Selon un mode de réalisation, le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est compris entre 1 et 50 micromètres. Selon un mode de réalisation préféré, le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est compris entre 1 et 30 micromètres. Selon un mode de réalisation préféré, le rayon de courbure d'un angle de la 25 section rectangulaire est compris entre 1 et 20 micromètres. Selon un mode de réalisation préféré, le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est compris entre 1 et 10 micromètres. Selon un mode de réalisation, le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est inférieur au quart de la largeur moyenne de la section rectangulaire et/ou à la 30 moitié de l'épaisseur moyenne de la section rectangulaire. Selon un mode de réalisation, le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est inférieur au huitième de la largeur moyenne de la section rectangulaire et/ou au quart de l'épaisseur moyenne de la section rectangulaire. Selon un mode de réalisation, le rayon de courbure d'un angle de la section 3036110 3 rectangulaire est inférieur au douzième de la largeur moyenne de la section rectangulaire et/ou au sixième de l'épaisseur moyenne de la section rectangulaire. Selon un mode de réalisation, le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est inférieur au seizième de la largeur moyenne de la section rectangulaire et/ou au huitième de l'épaisseur moyenne de la 5 section rectangulaire. Selon un mode de réalisation, la fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire est libre de couches passivantes à l'intérieur de celle-ci. Selon un mode de réalisation, le verre photosensible est photosensible et photo-inscriptible. En effet, la fibre optique ainsi décrite permet la fabrication de structures 10 luminescentes en 2 ou 3 dimensions avec des résolutions spatiales qui peuvent être en dessous de 100 nm. Outre la luminescence, des signaux de génération de troisième harmonique et de second harmonique sont observables sur les bords des structures inscrites. Selon un mode de réalisation, le verre photosensible est choisi dans le groupe constitué par des verres de phosphates, tellures, chalcogénures, borates, et silices.
15 Selon un mode de réalisation préféré, le verre photosensible est un verre de phosphates. Selon un mode de réalisation, le verre photosensible est un verre de phosphate-zinc. Selon un mode de réalisation, le verre photosensible est un verre de phosphate-zincsodium. Selon un mode de réalisation, le verre photosensible est un verre de fluorophosphates. Avantageusement, les verres de phosphates ont des températures de transition 20 vitreuse (Tg : 200-400°C, contre Tg silice :1200°C) et d'étirage (Tfibre : 500-600°C, contre Tfibre silice : 2000°C) bien inférieures à celles de la silice. Selon un mode de réalisation, le verre photosensible est un verre dopé, optionnellement intrinsèquement ou extrinsèquement. Selon un mode de réalisation préféré, le verre photosensible est un verre dopé intrinsèquement. Selon un mode de réalisation, le verre 25 photosensible est un verre dopé à l'argent, au germanium ou au bore. Selon un mode de réalisation préféré, le verre photosensible est un verre dopé à l'argent, notamment de façon homogène et disperse, l'argent étant un exemple de dopant permettant la photo-inscription du verre photosensible. La fibre optique ainsi décrite permet le dopage d'un grand nombre d'ions d'argent 30 sans formation d'agrégats (i.e., clusters), préservant ainsi la nécessité d'un dopage au germanium (photosensibilité intrinsèque) ou au chargement d'hydrogène (photosensibilité extrinsèque).
3036110 4 Selon un mode de réalisation, la section rectangulaire forme une gaine comprenant au moins un coeur et/ou un assemblage organisé de trous, optionnellement de forme cylindrique. Selon un mode de réalisation préféré, le coeur est un coeur vitreux. Selon un mode de réalisation préféré, le coeur est un verre photosensible dopé.
5 Selon un mode de réalisation, la section rectangulaire a une largeur moyenne comprise entre 100 et 400 micromètres et/ou une épaisseur moyenne comprise entre 50 et 200 micromètres. Selon un mode de réalisation, la section rectangulaire a une largeur moyenne comprise entre 150 et 300 micromètres et/ou une épaisseur moyenne comprise entre 75 et 150 micromètres.
10 Selon un deuxième aspect, la présente description concerne un procédé de fabrication d'une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire, le procédé comprenant : la fourniture d'une préforme de verre photosensible à section rectangulaire ; et l'étirage homothétique de la préforme. Le procédé ainsi décrit permet d'obtenir des fibres optiques en verre photosensible à 15 section rectangulaire selon le premier aspect de façon simple, rapide et à moindre coût. De plus ce procédé est adapté à l'inscription-laser à n'importe quelle étape du processus de fabrication de la fibre optique, que ce soit pré-fibrage (sur la préforme), en ligne (pendant l'étirage de la fibre) ou post-fibrage (sur la fibre). Selon un mode de réalisation, l'étirage homothétique de la préforme comprend le 20 chauffage de la préforme et la mise sous tension mécanique de la préforme chauffée. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 200 et 2100°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 500 et 800°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la 25 préforme est comprise entre 600 et 750°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 650 et 730°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 680 et 720 °C. Ces modes de réalisations sont particulièrement adaptés pour l'étirage homothétique d'une préforme de verre de phosphates.
30 Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 400 et 700°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 500 et 650°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 550 et 630°C. Selon un mode de réalisation, la température de 3036110 5 chauffage de la préforme est comprise entre 580 et 620 °C. Ces modes de réalisations sont particulièrement adaptés pour l'étirage homothétique d'une préforme de verre de tellures. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 200 et 500°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme 5 est comprise entre 300 et 450°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 350 et 430°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 380 et 420 °C. Ces modes de réalisations sont particulièrement adaptés pour l'étirage homothétique d'une préforme de verre de chalcogénures.
10 Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 800 et 1100°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 900 et 1050°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 950 et 1030°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 980 et 1020 °C. Ces modes de 15 réalisations sont particulièrement adaptés pour l'étirage homothétique d'une préforme de verre de borates. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 1800 et 2100°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 1900 et 2050°C. Selon un mode de réalisation, la température de 20 chauffage de la préforme est comprise entre 1950 et 2030°C. Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 1980 et 2020 °C. Ces modes de réalisations sont particulièrement adaptés pour l'étirage homothétique d'une préforme de verre de silices. Selon un mode de réalisation, une vitesse de descente de la préforme est comprise 25 entre 0,3 et 0,7 mm/min. Selon un mode de réalisation préféré, une vitesse de descente de la préforme est comprise entre 0,4 et 0,6 mm/min. Selon un mode de réalisation préféré, une vitesse de descente de la préforme est comprise entre 0,45 et 0,55 mm/min. Selon un mode de réalisation, la tension de la préforme chauffée est comprise entre 2.10-2 et 40.10-2 newtons. Selon un mode de réalisation préféré, la tension de la préforme 30 chauffée est comprise entre 10.10-2 et 30.10-2 newtons. Selon un mode de réalisation préféré, la tension de la préforme chauffée est comprise entre 15.10-2 et 25.10-2 newtons.
3036110 6 Selon un mode de réalisation, la température de chauffage de la préforme est comprise entre 500 et 800 °C, une vitesse de descente de la préforme est comprise entre 0,3 et 0,7 mm/min, et la tension de la préforme chauffée est comprise entre 2.10-2 et 40.10-2 newtons. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre le polissage de la 5 préforme et l'étirage homothétique de la préforme polie. Selon un mode de réalisation, le polissage est effectué jusqu'à l'obtention d'une préforme polie ayant une taille moyenne de grain inférieur à 5 micromètres. La fibre optique ainsi décrite permet l'élimination de défauts de surface de la fibre optique et permet ainsi une inscription-laser de haute qualité. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre le perçage d'au moins un 10 trou dans la préforme. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l'insertion d'un cylindre ou d'un tube vitreux dans au moins un trou percé de la préforme. Selon un mode de réalisation, l'étirage homothétique est effectué sous atmosphère inerte ou oxydante, optionnellement à pression atmosphérique. Selon un mode de réalisation, l'étirage homothétique est effectué sous un courant d'oxygène ou d'hélium.
15 Selon un troisième aspect, la présente description concerne une utilisation d'une fibre optique selon le premier aspect ou d'une fibre optique obtenue par le procédé selon le deuxième aspect, pour application en photo-inscription, photonique, dosimétrie, génération de réseaux de Bragg et en optique linéaire et/ou non-linéaire. Selon un quatrième aspect, la présente description concerne un dispositif optique 20 comprenant une fibre optique selon le premier aspect ou une fibre optique obtenue par le procédé selon le deuxième aspect. Selon un mode de réalisation, le dispositif optique est choisi dans le groupe constitué par une fibre dosimétrique, un système de télécommunication optique, un miroir formant une cavité optique d'un laser à fibre ou d'un capteur à bande étroite, une diode laser et un capteur 25 à fibre. Selon un mode de réalisation, la fibre dosimétrique est une fibre opto-scintillatrice. Selon un mode de réalisation, le dispositif optique est une grille 2D de fibres dosimétriques. Selon un mode de réalisation, le dispositif optique est un dispositif optique à base de réseaux de Bragg.
30 Selon un mode de réalisation le système de télécommunication optique est un filtre sélectif en longueur d'onde, un multiplexeur ou un démultiplexeur. Selon un mode de réalisation, le capteur à fibre est un détecteur de produits chimiques, de contrainte mécanique, de vibrations, d'accélération ou de température.
3036110 7 Brève description des Figures La Figure 1 représente schématiquement une vue isométrique, selon un mode de 5 réalisation, de fibres optiques en verre photosensible à section rectangulaire, d'une préforme de verre photosensible à section rectangulaire, et d'une préforme de verre photosensible à section rectangulaire après étirage homothétique de celle-ci. La Figure 2 représente une image d'une vue en coupe d'une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire selon un mode de réalisation.
10 La Figure 3 représente schématiquement un étirage homothétique d'une préforme selon un mode de réalisation. La Figure 4 représente une image d'une vue de dessus, sous irradiation UV, de zones photo-inscrites sur une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire selon un mode de réalisation.
15 La Figure 5 représente une image d'une vue de dessus, sous irradiation UV, de zones photo-inscrites sur une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire selon un mode de réalisation. La Figure 6 représente des mesures de micro-transmission sur la fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire de la Figure 5.
20 La Figure 7 représente schématiquement une vue en coupe d'une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire selon un mode de réalisation dont la section rectangulaire forme une gaine comprenant un coeur. La Figure 8 représente schématiquement une vue en coupe d'une fibre optique en verre photosensible à section rectangulaire selon un mode de réalisation dont la section 25 rectangulaire forme une gaine comprenant une pluralité de trous. Description détaillée Au sens de la présente description, on entend par «fibre optique ruban », une fibre 30 optique à section rectangulaire ; on entend par « section rectangulaire », une section quadrilatérale dont les angles sont compris entre 85° et 95° ; on entend par « photosensible », la capacité du verre à modifier au moins une de ses propriétés par réception de particules énergétiques (photons, électrons, rayons gamma, rayons X, etc.) ; on entend par « largeur » et 3036110 8 « épaisseur » de la section rectangulaire, la longueur des deux côtés les plus longs et la longueur des deux côtés les plus courts de la section rectangulaire, respectivement. Un exemple de fibre optique 1 en verre photosensible à section rectangulaire selon le premier est représenté schématiquement sur la Figure 1. La fibre optique 1 est reproduite au 5 côté d'une préforme 2 en verre photosensible à section rectangulaire utilisée par le procédé de fabrication de la fibre optique 1, et d'un capillaire 3 en verre photosensible à section rectangulaire qui peut être fabriquée selon le même procédé de fabrication. La Figure 2 représente une image par microscopie électronique à balayage (SEM) d'une vue en coupe d'un exemple de fibre optique 1 en verre photosensible à section rectangulaire. Cette fibre 10 optique 1 a la particularité de comprendre un rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire compris entre 1 et 100 micromètres. La fibre optique ruban 1 est obtenue par l'étirage homothétique de la préforme 2 en verre photosensible à section rectangulaire comme cela est décrit ci-dessous. Lors de l'étirage homothétique de la préforme 2 en verre photosensible à section rectangulaire, la taille de la préforme 2 peut être réduite de façon 15 homothétique à celle d'un capillaire 3 et/ou d'une fibre optique ruban 1 cible. Un exemple de procédé de fabrication d'une fibre optique 1 en verre photosensible à section rectangulaire selon le deuxième aspect est représenté de façon schématique sur la Figure 3. Le procédé comprend la fourniture d'une préforme 2 de verre photosensible à section rectangulaire ; et l'étirage homothétique de la préforme 2, notamment par le chauffage 20 4 de la préforme 2 et la mise sous tension mécanique 4' de la préforme 2 ainsi chauffée. Par exemple, la préforme 2 peut avoir une largeur de 10 mm, une épaisseur de 5 mm et une longueur de 80 mm. La préforme 2 est ensuite réduite de façon thermique en plusieurs dizaines de mètres d'une fibre optique 1 mécaniquement flexible selon le premier aspect. A titre d'exemple, des fibres optiques ruban 1 en verre photosensible de phosphates 25 dopé à l'argent ont été fabriquées. Des préformes 2 de verre de phosphates ont été choisies pour leur stabilité thermomécanique et chimique, leur excellentes propriétés optiques (e.g. transmission dans l'infrarouge, fluorescence, non-linéarité), et leur capacité à former des matrices favorables à la structuration directe induite par laser femtoseconde- de motifs photo-luminescents non linéaires, notamment par le dopage disperse et homogène d'ions d'argent.
30 Par exemple, l'interaction d'ions d'argent avec un laser femtoseconde à fort taux de répétition permet la formation d'agrégats d'argent distribués localement et ayant des propriétés de fluorescence et des propriétés optiques non linéaires du 2ème ordre.
3036110 9 Fourniture de la préforme Le verre photosensible choisi pour les exemples est un verre de phosphate-zinc- sodium dopé à l'argent (composition : 40P205-55Zn0-1Ga203-2Na20-2Ag20 (mol%) ; Tg = 385°C [± 2°C] ; p = 3,30 [± 0.01 g.cm-3] ; n (639 nm) = 1,57 [± 0.01] ; ci-après : PZG-2N2A).
5 Ce verre présente une longueur d'onde de band-gap à 280 nm (liée à la bande d'absorption des ions Ag+ autour de 260 nm). Quand ce verre est excité à 260 nm, les ions Ag+ répartis de façon homogène dans la matrice provoquent une émission intrinsèque de fluorescence centrée essentiellement autour de 365 nm. Ce verre a été synthétisé selon une technique standard de trempe rapide à l'état fondu. Spécifiquement, des poudres de précurseurs (ZnO, Ga203, 10 NaPO3, AgNO3, Na2O), préférablement de haute pureté, sont pesées et mélangées dans un creuset en platine. Le mélange est chauffé jusqu'à atteindre une température de 1100°C à une vitesse de 1°C par minute, puis le mélange est maintenu à la température de 1100°C pendant 12 heures. Ce mélange liquide est ensuite versé dans une plaque de cuivre pour ainsi geler la masse fondue et obtenir des verres photosensibles de PZG-2N2A. Les verres photosensibles 15 sont ensuite moulés sous forme de préformes 2 de verre photosensible à section rectangulaire par coulage dans des moules ou plaques de cuivre ou laiton préalablement préchauffés à une température de Tg -10°C, notamment à 375°C. L"ensemble est ensuite recuit à une température de Tg -40°C pendant 12 heures.
20 Etirage de la préforme Dans les exemples, l'étirage homothétique est effectué par l'utilisation d'une tour d'étirage de 3 mètres de haut dédiée à la réalisation de fibres optiques comprenant un support de préforme, un four électrique annulaire, un contrôleur de diamètre, un régulateur de tension et un tambour de collecte. La préforme 2 de verre photosensible à section rectangulaire est 25 lentement introduite dans le four et la température est progressivement augmentée, notamment à une vitesse de 10°C par minute jusqu'à atteindre environ 700°C, optionnellement sous un courant d'oxygène ou d'hélium gazeux en continu (0,5 litre par minute dans cet exemple) afin de minimiser la réduction, la diffusion et l'agrégation des ions Ag+. Le mouvement du support de préforme et la vitesse de rotation du tambour collecteur 30 sont contrôlés, préférablement en temps réel, pour produire une taille cible de la fibre optique ruban 1. Dans les exemples, la vitesse de descente de la préforme est de 0,5 mm/min et la tension est de 10 g. Suite à cette procédure, plusieurs dizaines de mètres de fibre optique 3036110 10 ruban 1 en verre photosensible sont produits, les fibres optiques ruban 1 ayant des largeurs moyennes de section rectangulaire allant de 75 micromètres à 250 micromètres. Avantageusement, le rapport entre la longueur et la largeur de la fibre optique ruban 1 peut être sélectionné dès la fabrication de la préforme. Avantageusement, la longueur 5 moyenne et la largeur moyenne de la fibre optique ruban 1 peuvent être sélectionnées pendant l'étape d'étirage homothétique de la préforme 2, par exemple en fonction de la tension appliquée à la préforme pendant l'étirage. Les tailles moyennes peuvent être calculées après le fibrage ou en temps-réel, grâce au contrôleur de diamètre. Caractéristiques physiques de la fibre optique ruban 10 Les déposants ont montré que les propriétés de luminescence des préformes 2 sont préservées au cours du processus de mise en forme des fibres optiques ruban 1. De plus, la géométrie planaire obtenue de la fibre optique ruban 1 en verre photosensible est adaptée pour l'inscription-laser de motifs nanométriques complexes et variés luminescents (e.g. tubes, lignes, spirales, etc.) sur la surface ou à l'intérieur de la fibre (e.g. à 50 micromètres en 15 dessous de la surface), notamment grâce à la formation d'agrégats d'argent au sein de la matrice de verre. Avantageusement, Il n'a pas été relevé de signes d'hétérogénéité ou d'inclusion dans la fibre optique ruban 1 en verre photosensible. Aussi, la transparence optique des fibres optiques ruban 1 en verre photosensible dans le proche infrarouge a été confirmée par une 20 étude des pertes de fibre à 1064 nm et 1550 nm. Enfin, une étude en spectroscopie Raman effectuée sur des échantillons de fibres (1) et préformes 2 de PZG-2N2A a montré un chevauchement exact des signatures Raman normalisées (deux larges bandes à 705 nm pour l'étirement symétrique P-O-P et à 1175 cm-1 pour l'étirement symétrique de P02 dans les unités tétraédriques de P0202- où 0 est un 25 oxygène pontant), démontrant ainsi un écart structurel quasi nul lors du procédé d'étirage homothétique. Inscription-laser La forte intensité et les impulsions brèves des lasers femtosecondes autorisent le dépôt 30 athermique d'énergie au sein de matériaux avec une résolution spatiale de l'ordre de la longueur d'onde par interaction de type non linéaire. Les verres photosensibles, notamment de phosphates, s'avèrent être d'excellents matériaux pour l'inscription de propriétés locales de luminescence ou d'optique non linéaire. En effet, l'inscription-laser sur les fibres optiques 3036110 11 ruban 1 de la présente description conduit à de nombreuses applications, telles que l'inscription directe sur fibre de guide d'ondes ou bien de nanostructures avec des effets non-linéaires et/ou plasmoniques. Le processus d'inscription-laser peut être décrit comme une absorption multi-photon 5 conduisant à la formation de pièges d'électrons Ag0 puis à la stabilisation de d'agrégats de Agmx+ (m: nombre d'atomes, m < 20; x: degré d'ionisation). Dans les exemples, les nanostructures sont obtenues par l'utilisation d'un laser femtoseconde émettant dans l'infrarouge pour des irradiances en dessous du seuil de modification de l'indice de réfraction. Le taux de répétition élevé du laser, par effet cumulatif, provoque une élévation de 10 température locale et la diffusion d'ions et d'atomes conduisant ainsi à la formation des agrégats luminescents en périphérie de la zone d'interaction laser matériau (dans les exemples : excitation à 405 nm ; émission à 490 nm). Les structures présentent une variation d'indice de réfraction de l'ordre de 1-5.101 par rapport au verre environnant. La visualisation des structures est facilitée par microscopie de luminescence ou par imagerie optique non 15 linéaire. Un exemple d'inscription-laser sur fibres optiques ruban 1 de la présente description, tel qu'illustré sur la Figure 4, a été effectué à une profondeur de 50 micromètres en dessous de la surface de la fibre optique ruban 1 avec un amplificateur laser régénératif Ti: Sa (Coherent RegA 9000, jusqu'à 1 W, 250 kHz, 60 fs à 800 nm). Des motifs variés 5, tels que des séries de 20 lignes parallèles ou perpendiculaires, ont ainsi été inscrits sur la fibre optique ruban 1. Il est également possible d'inscrire des motifs curvilignes ou des tubes de tailles variées. Dans cet exemple, la durée de l'irradiation et l'éclairement transmis ont été contrôlés par un modulateur acousto-optique, permettant l'accumulation de N = 105 à 106 impulsions avec des énergies de 50 à 150 nJ. Le positionnement et le déplacement de l'échantillon sont effectués avec une 25 platine de translation 3D de haute précision (platine XMS-50 étapes, Micro-Contrôle). Dans cet exemple, les irradiations sont réalisées par focalisation des impulsions laser avec un objectif de microscope (Mitutoyo, APO PLAN VIS, 50 x NA0,55). Dans cet exemple, la durée d'impulsion (FHWM) au point focal de l'échantillon est de 145 fs (faisceau gaussien) et 200 fs (faisceau structuré).
30 Micro-transmission La Figure 5 représente une image d'une vue de dessus, sous irradiation UV, de zones photo-inscrites sur une fibre optique ruban 1 en verre photosensible selon un mode de 3036110 12 réalisation. Dans cet exemple, six motifs curvilignes 6 ont été réalisés en fonction de trois tensions électriques différentes (V = 0,6, 0,7 et 0,8 V) et de deux vitesses de laser différentes (v = 10 µm. s_1 et 100 !..tm.s-1). Les doses cumulatives déposées augmentant, la concentration des agrégats induits par laser et les émissions de luminescence résultantes augmentent 5 également. Des mesures de micro-transmission sur la fibre optique ruban 1 de la Figure 5 sont illustrées sur la Figure 6. Les mesures ont été effectuées sur les six motifs curvilignes 6 structurés en fonction de la dose d'irradiation. Les spectres de micro-transmission des exemples de la Figure 6 montrent deux bandes d'absorption à X, = 287 nm et X, = 340 nm, dont l'intensité augmente en fonction de la dose déposée. Les bandes ont été attribuées à des 10 agrégats de Ag',x+ et sont en bon accord avec les observations antérieures faites sur les verres de phosphate-zinc dopés à l'argent. Comme montré dans cet exemple, la structuration par inscription-laser de fibres optiques ruban 1 de la présente description présente une méthode originale pour la mise en oeuvre de façon complexe d'architectures manipulables par la lumière. Pour illustrer un tel potentiel, plusieurs architectures additionnelles (non 15 représentées) ont été réalisées telles que des résonateurs optiques en forme de micro-anneaux inscrits directement sur les fibres optiques ruban 1 ou des interféromètres de Mach-Zehnder. Avantageusement, l'inscription-laser permet l'intégration d'une pluralité d'éléments sur une seule fibre optique ruban 1, notamment grâce à la stabilité thermique et optique des agrégats photo-induits dans la fibre optique ruban 1. Les possibles applications comprennent 20 notamment la spectroscopie à cavité améliorée et la photonique accordable embarquée. Dosimétrie Les fibres optiques ruban 1 de la présente description peuvent également être utilisées en dosimétrie. Par exemple, les ions dopants tels que des ions d'argent peuvent jouer le rôle 25 de piège permettant la détection de particules énergétiques (électrons, rayons gamma, protons, etc.) incidents. La radio-luminescence stimulée optiquement a été démontrée dans des fibres de fluoro-phosphates d'argent, le signal optique émis étant directement proportionnel à la dose reçue. Avantageusement, les fibres optiques ruban 1 de la présente description donnent accès à des architectures tirant pleinement profit de la géométrie fibrée, la fibre servant de 30 plateforme permettant à la fois la détection d'une éventuelle particule énergétique et le guidage déporté d'impulsions optiques. Les fibres optiques ruban 1 de la présente description permettent également la fabrication de fibres dosimétriques opto-scintillatrices, offrant de multiples bénéfices en termes de poids, de flexibilité, de portabilité et de temps de réponse 3036110 13 (lecture en temps réel), des qualités précieuses pour des applications en zones fortement contaminées ou difficiles d'accès. De plus, comparée à l'industrie des semi-conducteurs, la technologie « fibre » est relativement simple et bon marché. Il est ainsi possible de rapidement remplacer, à moindre coût, des détecteurs endommagés par surexposition ou 5 chocs mécaniques. Enfin, l'élaboration de grilles 2D de fibres dosimétriques interconnectées à partir de fibres optiques ruban 1 de la présente description fournit une solution originale pour la fabrication de détecteurs larges, légers et flexibles. Fibres multi-matériaux 10 Les fibres optiques ruban 1 de la présente description peuvent également comprendre un assemblage d'une pluralité de verres différents. En effet, l'association d'un éventail de verres aux propriétés différentes donne accès à de nouvelles applications (e.g. exaltation des effets de surface, du gain laser ou de la réponse optique non linéaire du système, etc.). Par exemple, des architectures de fibres coeur-gaine comprenant un ou plusieurs coeurs vitreux 15 et/ou un assemblage organisé de trous cylindriques entourés d'une gaine à section rectangulaire peuvent être confectionnées. A titre d'exemple, les Figures 7 et 8 illustrent schématiquement des fibres optiques ruban 1 comprenant au moins un coeur 7 et un assemblage organisé de trous 8, respectivement.
20 Réseaux de Bragg Les fibres optiques ruban 1 de la présente description peuvent également être utilisées pour la génération de réseaux de Bragg. Un réseau de Bragg consiste en une modulation périodique de l'indice de réfraction du matériau constituant la fibre, cette modulation induisant sous certaines conditions de longueur d'onde, la réflexion totale des ondes 25 lumineuses traversant le milieu. Les réseaux de Bragg sont formés par exposition à un motif périodique de lumière UV créé avec un masque de phase ou par inscription-laser. Selon un mode de réalisation, l'augmentation de la sensibilité d'un système à la lumière UV peut s'opérer par diffusion d'hydrogène (H2) ou de deutérium (D) dans la fibre optique (fibres photosensibles extrinsèques). Alternativement, la fibre optique peut être dopée lors de la 30 fabrication de la préforme 2. La fibre optique ruban 1 ainsi dopée peut servir à créer des dispositifs optiques à base de réseaux de Bragg. Comparées aux fibres photosensibles extrinsèques, les fibres intrinsèques sont préférées car elles permettent de graver des réseaux uniquement dans le coeur de la fibre, ainsi qu'avec des temps d'exposition UV plus courts tout 3036110 14 en réduisant les problèmes éventuels liés au chargement d'hydrogène. Des applications principales des réseaux de Bragg résident dans les systèmes de télécommunication optique (filtres sélectifs en longueur d'onde, multiplexeurs, démultiplexeurs) et les miroirs formant les cavités optiques de lasers à fibre ou de capteurs à bande étroite. Les réseaux de Bragg servent 5 aussi pour la stabilisation en fréquence de diode laser et la fabrication de capteurs à fibre (détection de produits chimiques, mesure de contrainte mécanique, de vibrations, de l'accélération ou de température). Bien que décrits à travers un certain nombre d'exemples de réalisations détaillées, la fibre optique ruban 1 et le procédé de fabrication d'une fibre optique ruban 1 décrits dans la 10 présente demande comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que les différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de la présente description, telle que définie par les revendications qui suivent.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS1. Fibre optique (1) en verre photosensible à section rectangulaire dans laquelle le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est inférieur à 100 micromètres.
  2. 2. Fibre optique (1) selon la revendication 1, dans laquelle le rayon de courbure d'un angle de la section rectangulaire est inférieur au quart de la largeur moyenne de la section rectangulaire et/ou à la moitié de l'épaisseur moyenne de la section rectangulaire.
  3. 3. Fibre optique (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle le verre photosensible est photosensible et photo-inscriptible.
  4. 4. Fibre optique (1) selon une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le verre photosensible est choisi dans le groupe constitué par des verres de phosphates, tellures, chalcogénures, borates, et silices.
  5. 5. Fibre optique (1) selon une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le verre photosensible est un verre de phosphates.
  6. 6. Fibre optique (1) selon une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le verre photosensible est un verre dopé à l'argent.
  7. 7. Fibre optique (1) selon une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la section rectangulaire forme une gaine comprenant au moins un coeur et/ou un assemblage organisé de trous.
  8. 8. Fibre optique (1) selon une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la section rectangulaire a une largeur moyenne comprise entre 100 et 400 micromètres et/ou une épaisseur moyenne comprise entre 50 et 200 micromètres.
  9. 9. Procédé de fabrication d'une fibre optique (1) en verre photosensible à section rectangulaire, le procédé comprenant : la fourniture d'une préforme (2) en verre photosensible à section rectangulaire ; et l'étirage homothétique de la préforme (2). 3036110 16
  10. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, dans lequel l'étirage homothétique de la préforme (2) comprend le chauffage (4) de la préforme et la mise sous tension mécanique (4') de la préforme (2) chauffée.
  11. 11. Procédé de fabrication selon la revendication 10, dans lequel la température de 5 chauffage de la préforme (2) est comprise entre 500 et 800 °C.
  12. 12. Procédé de fabrication selon la revendication 10 ou la revendication 11, dans lequel une vitesse de descente de la préforme (2) est comprise entre 0.31nm/min et 0.7 mm/min.
  13. 13. Procédé de fabrication selon une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel la 10 tension de la préforme (2) chauffée est comprise entre 2.10-2 et 40.10-2 newtons.
  14. 14. Procédé de fabrication selon une quelconque des revendications 9 à 13, comprenant en outre le polissage de la préforme (2) et l'étirage homothétique de la préforme polie.
  15. 15. Procédé de fabrication selon une quelconque des revendications 9 à 14, comprenant en outre le perçage d'au moins un trou dans la préforme (2) et/ou l'insertion d'un cylindre 15 ou d'un tube vitreux dans au moins un trou percé de la préforme (2).
  16. 16. Utilisation d'une fibre optique (1) selon une quelconque des revendications 1 à 8 ou d'une fibre optique (1) obtenue par le procédé selon une quelconque des revendications 9 à 15, pour application en photo-inscription, dosimétrie, photonique, génération de réseaux de Bragg et en optique linéaire et/ou non-linéaire. 20
  17. 17. Dispositif optique comprenant une fibre optique (1) selon le premier aspect ou une fibre optique (1) obtenue par le procédé selon le deuxième aspect.
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