Développement de verres au chalcogénide pour l'élaboration de guides d'ondes et de fibres innovants

Chalcogenide glasses development for the elaboration of innovative waveguides and fibers

• Auteur / Autrice : Yiming Wu
• Direction : Johann Troles, Shuangchen Ruan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 20/12/2018
• Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec Université de Shenzen (Chine)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Guides d'ondes optiques

Verres de chalcogénures

Mots clés libres

Verres en chalcogénure

Moyen infrarouge

Fibres optiques et guides d'ondes

Génération supercontinuum

Chalcogenide glasses

Mid-Infrared optics

Optical fibers

Waveguides

Supercontinuum generation

Résumé

La thèse est divisée en trois chapitres distincts. Le premier chapitre, introductif, présente les propriétés générales des verres et fibres en verres de chalcogénures ainsi que leurs intérêts, notamment dans le développement de sources supercontinuum générant des longueurs d’onde de 2 à 12 μm (source large bande issue de phénomènes optiques non linéaires). Ce domaine de longueur d’onde est très apprécié dans le domaine de la spectroscopie, car c’est dans ce domaine que l’on retrouve la majorité des signatures infrarouges des toutes les substances chimiques et biologiques. Le deuxième chapitre exploite, la photosensibilité des verres de chalcogénures pour la réalisation de guides d’onde photo-inscrits.Dans ce chapitre, 3 différentes compositions ont été étudiées mais ont présenté un comportement différent voire contradictoire. Le dernier chapitre explore la réalisation de fibres optiques nouvelles à base de verre de chalcogénures. Les premières fibres étudiées sont les fibres réalisées avec des compositions à base de tellure, afin d’augmenter la fenêtre de transmission des fibres vers les grandes longueurs d’onde. La deuxième partie du chapitre présente une méthode originale qui pourrait permettre de réaliser des fibres en verres de chalcogénures à gradient d’indice. Puis la dernière partie est consacrée au développement de fibres hybrides en verres de silice et verres de chalcogénures.

This thesis is divided into three separate chapters. The introductory chapter introduces the general properties of chalcogenide glasses and fibers, as well as their interest, particularly in the development of supercontinuum sources generating wavelengths of 2 to 12 μm (broadband source from nonlinear optical phenomena). This wavelength range is very popular in the field of spectroscopy, because it is in this area that we find the majority of infrared signatures of all chemical and biological substances. The second chapter exploits the photosensitivity of chalcogenide glasses for the production of photo-inscribed waveguides.In this chapter, 3 different compositions were studied but presented a different behavior even contradictory. The last chapter explores the realization of new optical fibers based on chalcogenide glass. The first fibers studied are fibers made with tellurium-based compositions in order to increase the transmission window of the fibers towards the long wavelengths. The second part of the chapter presents an original method that could be used to produce index gradient chalcogenide glass fibers. Then the last part is dedicated to the development of hybrid fibers in silica glasses and chalcogenide glasses.