Utilization of powder method for the realization of special optical fibers

par Huijia Zhang

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Sous la direction de Jean-Louis Auguste et de Georges Humbert.

Soutenue en 2012

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Fibre à bande interdite
• Fibres optiques -- Effets de la lumière
• Métallurgie des poudres
• Silice
• Cuivre
• Câbles coaxiaux

Titre traduit

Utilisation de la méthode poudre pour la réalisation de fibres optiques spéciales

Résumé

Les fibres optiques « multimatériaux », sont définies comme des guides optiques où le cœur et la gaine de la fibre optique sont composés de matériaux de composition ou de nature différentes. Ces fibres attirent l'attention de plus en plus de chercheurs, et ce dans de nombreux pays, car selon les différentes compositions des verres, ces fibres optiques peuvent présenter des propriétés originales. Dans cette thèse , après une présentation des procédés de fabrication bien connus et d'autres plus originaux, nous proposons de développer le procédé « poudre » pour fabriquer deux fibres multimatériaux originales. La première est une fibre à bande interdite photonique composée d'un cœur de silice et d'un cristal photonique bidimensionnel d'inclusions d'un verre de Silice Aluminium Lanthane. Ce verre permet de développer ce type de fibre avec des inclusions dont l'indice de réfraction est plus important que la plupart des fibres à bande interdite rapportées. Les propriétés de ces fibres ont été étudiées ce qui à conduit à la conception et la fabrication d'une fibre optimisée. La deuxième fibre étudiée comprend des fils métalliques de cuivre. Nous avons étendu le procédé de fabrication aux fibres verre / métal. Un câble coaxial de taille micrométrique a été modélisé, optimisé et réalisé pour démontrer l'intérêt d'une telle structure pour guider des signaux micro-ondes à 100 GHz. Les procédés développés pour la fabrication des ces deux fibres associent le procédé « poudre » et le procédé « stack-and-draw »

Résumé

Recently, multimaterial optical fiber whose core and cladding's compositions are different materials attracts more and more attention of researchers in many countries. When using very different compositions of glasses, these fibers can present higher refractive index difference leading to strong nonlinear coefficient. We can extend use of material to metals, and link electrical and optical functions giving hybrid devices. In these thesis, after a presentation of well known fabrication processes and more original ones, we propose to develop the powder-in-tube method to fabricate two original fibers : first one is a solid core ARROW bandgap fiber with Lanthano Alumino Silicate glass as high index rod to realize a low transmission and bend loss fiber. Application can be in the field of high power laser transmission. The second fiber studied includes copper metallic wires. One microsize coaxial cable with improved structure was designed, modelized and realized to demonstrate the interest of such a structure up to 100 GHz and more. These two fibers mixed the powder in tube method with the well-known stack and draw process.