0
2
4
6
8
10
12
14
0,997 0,9975 0,998 0,9985 0,999 0,9995
Indice effectif du mode guidé
Ra
yon de coeur (µm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Epai
ss
eur (nm)
ZrO
2
TiO
2
SiO
2
Fig 1 : épaisseurs des couches de ZrO
2
, TiO
2
,
SiO
2
et rayon du coeur calculés à
=330 nm
Cristal photonique 1D fabriqué par voie sol-gel.
Application à la réalisation de fibres creuses
Christine Restoin
1
, François Tanguy
2
, Alexandre Boulle
2
, Bernard Soulestin
2
, Sébastien
Février
1
, Benoît Beaudou
1
1
Institut de Recherche en Communications Optique et Microonde (IRCOM), UMR 6615, Université de
Limoges, 123 avenue A. Thomas, 87060 Limoges cedex
2
Sciences des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), UMR 6638, Ecole Nationale
Supérieure de Céramique Industrielle, 47-73 avenue A. Thomas, 87065 Limoges cedex
Le développement de fibres à coeur creux, dont le principe de propagation est basé sur un
cristal photonique, permet d'envisager le transport de rayonnements de forte puissance
notamment dans l'UV
1
. Ainsi, les problèmes liés aux effets non linéaires et à la détérioration
de la silice qui apparaissent dans les fibres classiques sont évités. Le guidage peut être assuré
par une alternance de couches
concentriques ayant un fort contraste
d'indice de réfraction entourant le coeur
d'air et une épaisseur de l'ordre de
quelques dizaines de nanomètres pour
les longueurs d'onde UV. La géométrie
d'une telle fibre a été obtenue grâce à la
méthode développée par Marcou et al
2
où seul le mode HE
11
est guidé.
Connaissant la distribution d'indice de
réfraction et la répartition du champ, les
épaisseurs des couches de haut et bas
indice sont calculées (Fig 1). Deux
types de multicouches ZrO
2
/SiO
2
et
TiO
2
/SiO
2
sont étudiés, ZrO
2
et TiO
2
présentant un indice de réfraction élevé.
Une des techniques particulièrement
adaptée pour obtenir ce type de microstructure 1D avec de telles dimensions est le procédé
sol-gel puisqu'il permet de réaliser des couches de matériaux oxydes, très homogènes et de
grande pureté
3
. Les travaux ont été tout d'abord menés en géométrie planaire de manière à
caractériser la réflectivité en fonction du nombre de couches notamment, et de leur épaisseur.
Des premiers essais de fabrication de ces multicouches à l'intérieur d'un capillaire ont
également été menés.
La synthèse par voie sol-gel est une méthode chimique en voie liquide consistant à
polymériser puis calciner un précurseur organométallique des phases souhaitées. Plusieurs
sols de ZrO
2
, SiO
2
et TiO
2
de concentration différente comprise entre 0,25 et 1 mol.l
-1
ont été
synthétisés. Les couches des différents oxydes choisis ont été réalisées par dip coating, un
recuit rapide à 600°C est effectué entre deux dépôts consécutifs. Une analyse par diffraction
des rayons X montre que les couches de ZrO
2
et TiO
2
sont cristallisées.Le spectre de réflexion
des multicouches, acquis sur un spectrophotomètre Lambda 40 Perkin Elmer, a été étudié
entre 190 nm et 1100 nm pour un écart à l'incidence normal de 8°. L'évolution de la
réflectivité a été mesurée en fonction du nombre de couches et de la concentration des sols de
départ. Un maximum de réflexion de 85 % pour ZrO
2
/SiO
2
et de 95 % pour TiO
2
/SiO
2
a été
atteint pour un réseau composé de 13 couches. De plus, ce maximum est décalé vers les
courtes longueurs d'onde lorsque la concentration diminue comme le montre la figure 2 pour
48