Pour répondre à cet objectif, le projet s'appuie:

• sur une expertise reconnue au niveau national et international dans le domaine des fibres optiques

• sur un investissement fort en développement technologique tant au sein de la PLAte-forme Technologie et INstrumentation Optique et Microondes (PLATINOM) du laboratoire, qu'au sein de la plateforme nationale CNRS « Fibres Optiques » (GIS GRIFON) regroupant en plus des installations d'XLIM celles des laboratoires PhLAM (Université de LILLE) et LPMC (Université de NICE).

Les études en cours font appel aussi bien aux fibres fabriquées à partir de technologies dites traditionnelles (MCVD, « assemblage-étirage » de capillaires, sol-gel) que de procédés plus originaux (« core-suction », préformes à base de poudre). Le développement de fibres à bande interdite photonique, de guides à base de nanoparticules ou encore de structures photoniques multi-verres en sont les principales lignes directrices.Dans le domaine des nouveaux matériaux, l'objectif est de réaliser des structures dites composites à base de verre de silice (ou non) au sein de structures en silice pure (microstructurées ou non). L'intérêt majeur étant de combiner les qualités optiques des verres (notamment pour les propriétés non-linéaire) à la facilité de mise en oeuvre des fibres silice. Pour ce faire différentes techniques originales ont été implantées au laboratoire. Outre les développements propres à ces activités, d'autres conceptions et fabrications de fibres optiques spécifiques font l'objet de collaborations avec d'autres projets du département ou des laboratoires nationaux et internationaux à travers différents programmes (ANR, DGA, Egide, Projet européen, ...).

En 1996, des fibres à base de microstructures air-silice sont apparues, proposées par l'université de Bath en Angleterre. Leurs caractéristiques de propagation tout à fait originales ont radicalement changé la perception qu'on pouvait en avoir. L'une des avancées les plus spectaculaires concerne certainement le guidage de la lumière dans l'air à des dimensions micrométriques sur des longueurs kilométriques, démontré par le principe de bande interdite photonique (BIP). Dans ce contexte, nous étudions plus particulièrement le potentiel des structures innovantes pour guider la lumière à des longueurs d'ondes hors normes allant jusqu'au THz. De plus, l'utilisation d'inclusions métalliques et de dépôts nanométriques par voie sol-gel sont aussi envisagés. En parallèle, des configurations de microstructures plus conventionnelles sont optimisées afin de proposer des outils ultra performant pour toute une variété de domaines dépassant largement celui des télécommunications. On les retrouve aussi bien pour l'élaboration de composants passifs qu'en tant que capteurs ultra sensibles en passant par les sources lumineuses avec un record référence supérieur au kWatt continu obtenu par le dopage du matériau silice aux ions terres rares.

Exemples de fibres microstructurées air-silice fabriquées à Xlim : (a) fibre à compensation de dispersion, (b) fibre capteur, (c) fibre unimodale, (d) air-clad.

De nouvelles fibres optiques dont le coeur est composé de nanocristaux de zircone dopés par des ions terres rares (Er3+, Yb3+) et dispersés au sein d'une matrice silice amorphe sont étudiées. Pour ce faire, la synthèse par voie sol gel est développée pour obtenir ce milieu actif et est associée à la méthode de dip coating pour réaliser les préformes; la fibre est alors obtenue par la méthode traditionnelle de fibrage d'une préforme de silice dans laquelle les couches de sol ont été déposées et traitées thermiquement.

(a) procédé d'élaboration de la préforme et de la fibre avec un coeur nanostructuré; (b) émission en cascade dans une fibre co-dopée erbium ytterbium sous excitation large bande.

Les propriétés microstructurales et la luminescence de ces fibres sont étudiées dans le but de réaliser des sources émettant à des longueurs non conventionnelles. En parallèle, l'insertion de nanoparticules semiconductrices va être maintenant étudiée (en lien direct avec le projet « Sources et lasers à fibres innovantes, ouverture du domaine spectral »).

En lien étroit avec la plateforme technologique PLATINOM, une nouvelle génération de fibres optiques composées de verres de nature différente (à base de silice ou autre) est étudiée. Pour ce faire, deux procédés originaux de réalisation de préformes ont été mis en place au laboratoire:

• La technique appelée 'core suction' basée sur l'aspiration d'un verre fondu dans une préforme.
• La technique appelée : powder in tube (procédé modifié à partir des brevets de Snitzer 1995 et Pedrido 2005) où la préforme est composée de verres pulvérulant et solide

Exemples de fibres réalisées à partir de poudres de nature différente.

Les intérêts majeurs de ces fibres composites résident dans le faible volume de verre mis en oeuvre (car uniquement inséré dans la zone guidante), la possibilité de réaliser des structures originales multi-matériaux (propriétés optiques singulières), ou encore l'augmentation de leur résistance mécanique par rapport aux fibres verres classiques.