Un supercontinuum généré pour la première fois dans un guide en dioxyde de titane
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L’avènement des lasers a révolutionné de nombreuses branches de l’industrie médicale, de la défense, des loisirs ou des traitements médicaux en permettant une puissance jusque-là irréalisable par les éclairages usuels.
Néanmoins, une des qualités intrinsèques du laser fait parfois office de limitation : au contraire d’une ampoule à incandescence qui émet une large gamme de couleurs, la lumière laser présente une couleur ou longueur d’onde très bien définie.
Pour surmonter cette contrainte et combiner le meilleur des deux mondes, le laser « blanc », ou supercontinuum optique, fait l’objet depuis les années 70 de recherches intenses. Les fibres optiques ont ainsi été le support par excellence pour générer à partir d’un laser une très large gamme spectrale de longueurs d’ondes en s’appuyant sur des fibres de quelques mètres faites de silice ou de verres spécifiques comme le chalcogénure ou le tellure. L’étape suivante est la miniaturisation avec pour objectif de faire tenir le dispositif transformant la lumière laser sur une puce optique ayant une empreinte inférieure au cm2.
Si la plateforme la plus populaire est le silicium, ce matériau présente néanmoins certaines limites qui poussent à explorer des matériaux alternatifs. Le dioxyde de titane (TiO2) fait partie des solutions potentielles et se démarque par sa facilité de fabrication et sa capacité à s’accommoder de puissances optiques importantes.
Le Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne dispose d’un savoir-faire bien établi concernant ce matériau, notamment grâce à la plateforme ARCEN, qui permet de produire de fines couches de TiO2 et de les mettre en forme pour obtenir des guides de lumière de taille submicronique. Cette expertise a déjà été mise à profit dans le cadre de transmissions optiques à haut débit à la longueur d’onde innovante de 2 µm.
Pour réaliser un supercontinuum optique conséquent, des impulsions lumineuses ultrabrèves mais puissantes (10-13 s à 1640 nm) ont été envoyées dans un guide de lumière conçu, fabriqué et caractérisé à l’Université de Bourgogne. La dynamique non-linéaire complexe de l’élargissement du spectre a été mesurée précisément grâce aux outils de la plateforme Picasso de l’ICB. Ainsi, un supercontinuum optique couvrant une partie des longueurs d’ondes visibles ainsi qu’une partie de l’infrarouge allant jusqu’à 2 µm a pu être démontrée à partir d’une structure en TiO2 de 2 cm de longueur.
Cette première internationale confirme donc toutes les potentialités de ce matériau dans le domaine de la photonique non-linéaire. Cette génération de supercontinuum sur une puce optique entièrement réalisée à Dijon complète donc l’expertise déjà reconnue à l’ICB dans la génération de supercontinuum dans les fibres optiques.
Ces recherches bénéficient notamment du support du Conseil Régional de Bourgogne/Franche-Comté (PARI Photcom et financement de thèse de Mme Lamy), des plateformes PICASSO et ARCEN, du Fond Européen FEDER, de l’Institut Universitaire de France (C. Finot) et de l’I-SITE BFC à travers le projet SoluTiOn 2.0 (K. Hammani).Pour en savoir plus :
Première génération de supercontinuum à l’ICB et sur TiO2 :
Hammani, K.; Markey, L.; Lamy, M.; Kibler, B.; Arocas, J.; Fatome, J.; Dereux, A.; Weeber, J.-C.; Finot, C. Octave Spanning Supercontinuum in Titanium Dioxide Waveguides. Appl. Sci. 2018, 8, 543.
Résultats précédents dans le TiO2 :
Démonstration d’une nouvelle génération de réseaux optiques : Opt. Lett 42 (14) pp. 2778-2781, 2017, DOI : 10.1364/OL.42.002778
Première transmission d’un signal à 2 m sur puce optique : Appl. Sci. 7(6), 631, 2017; doi:10.3390/app7060631
Le Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne dispose d’un savoir-faire bien établi concernant ce matériau, notamment grâce à la plateforme ARCEN, qui permet de produire de fines couches de TiO2 et de les mettre en forme pour obtenir des guides de lumière de taille submicronique. Cette expertise a déjà été mise à profit dans le cadre de transmissions optiques à haut débit à la longueur d’onde innovante de 2 µm.
Pour réaliser un supercontinuum optique conséquent, des impulsions lumineuses ultrabrèves mais puissantes (10-13 s à 1640 nm) ont été envoyées dans un guide de lumière conçu, fabriqué et caractérisé à l’Université de Bourgogne. La dynamique non-linéaire complexe de l’élargissement du spectre a été mesurée précisément grâce aux outils de la plateforme Picasso de l’ICB. Ainsi, un supercontinuum optique couvrant une partie des longueurs d’ondes visibles ainsi qu’une partie de l’infrarouge allant jusqu’à 2 µm a pu être démontrée à partir d’une structure en TiO2 de 2 cm de longueur.
Cette première internationale confirme donc toutes les potentialités de ce matériau dans le domaine de la photonique non-linéaire. Cette génération de supercontinuum sur une puce optique entièrement réalisée à Dijon complète donc l’expertise déjà reconnue à l’ICB dans la génération de supercontinuum dans les fibres optiques.
Ces recherches bénéficient notamment du support du Conseil Régional de Bourgogne/Franche-Comté (PARI Photcom et financement de thèse de Mme Lamy), des plateformes PICASSO et ARCEN, du Fond Européen FEDER, de l’Institut Universitaire de France (C. Finot) et de l’I-SITE BFC à travers le projet SoluTiOn 2.0 (K. Hammani).
Pour en savoir plus :