L'institut
Actualité de FEMTO-ST

Vous êtes ici

Une nouvelle source de lumière infrarouge grâce à des cascades de fibres optiques

Des scientifiques de l’institut FEMTO-ST et de l'Université McGill (Montréal, Canada) ont conçu et développé en collaboration avec trois sociétés françaises une source de lumière couvrant toute la gamme de longueur d’onde de l’infrarouge moyen : de 2 à 10 µm. Ces travaux qui sont publiés dans la revue Laser and Photonics Reviews , ouvrent des applications en spectrométrie et en imagerie biomédicale.

Voir l’information mise en avant par le CNRS

Les sources lumineuses supercontinuum  (SC) à base de fibres optiques sont devenues très utiles au cours de la dernière décennie pour de nombreuses d'applications industrielles et scientifiques. De nouvelles utilisations sont en constante évolution en raison de leurs propriétés optiques remarquables dont une émission de fréquences électromagnétiques très large bande, une sortie fibrée, et un faisceau monomode transverse de forte brillance comme un pointeur laser. Les applications sont nombreuses et vont de la tomographie optique cohérente, le traitement des matériaux, la détection chimique, la surveillance des gaz, l'imagerie et la spectroscopie d'absorption. Seulement, les,sources SC actuellement disponibles sont limitées en bande passante (400 nm - 2 µm) car elles sont basées sur des fibres optiques micro-structurées en verre de silice. Cependant, de nombreuses applications telles que la détection d'espèces chimiques et biologiques nécessitent des sources SC au-delà de l'état de l'art, en particulier vers l’infrarouge moyen (IR) de 2 à 20 µm où se situe la plupart des empreintes moléculaires.

Pour étendre le spectre de ces sources lasers, une grande variété de verres infrarouges à base de chalcogénures, de tellures, et de fluorures a été synthétisée pour concevoir des fibres optiques hautement non linéaires dans l'infrarouge moyen, et des expériences de laboratoire ont montré une génération efficace de supercontinuum jusqu'à 14 µm dans les fibres de chalcogénures et jusqu'à 16 µm dans les fibres de tellures. Cependant, la plupart de ces expériences ont été réalisées à l’aide de sources de pompe infrarouges coûteuses et volumineuses telles que des oscillateurs et des amplificateurs paramétriques optiques, ce qui les rend in fine peu pratiques pour la plupart des applications visées.

Pour répondre à ces nouveaux besoins, S. Venck et ses collègues (SelenOptics) ont développé un nouveau système de fibres en cascade capable de générer un supercontinuum couvrant toute la gamme de l'infrarouge moyen 2-10 µm, offrant ainsi une nouvelle solution laser fiable pour la spectroscopie moléculaire, la télédétection infrarouge, la tomographie par cohérence optique et l’imagerie spectrale. Pour obtenir ce très large spectre infrarouge, les chercheurs ont conçu une solution pratique basée sur une série de trois fibres de verre de silice, fluorure et chalcogénure, directement pompée par un laser impulsionnel compact émettant à longueur d'onde de 1,55 µm. Le spectre initial du laser est ainsi considérablement élargi et décalé vers l’infrarouge moyen par les effets non linéaires agissant successivement dans les trois fibres optiques. Les chercheurs ont alors montré que ce système entièrement fibré produit un spectre continu infrarouge moyen à large bande de 2 µm à 10 µm, couvrant la toute bande de transmission de la fibre de chalcogénure, et avec plusieurs dizaines de milliwatts de puissance de sortie (voir figure 1).

Selon Thibaut Sylvestre de l’institut FEMTO-ST, qui a géré le projet avec SelenOptics,  «Cette technique de concaténation de fibres optiques ouvre la voie à des sources moyen-infrarouges compacts et robustes pour la détection et la spectroscopie et l’imagerie biomédicale. Seul le rayonnement synchrotron permet de générer une bande passante plus grande ».

Les auteurs décrivent en outre dans leur article un modèle numérique entièrement réaliste pour simuler la propagation d'impulsions lasers à travers la série de fibres et ils utilisent leurs résultats numériques pour optimiser les processus physiques sous-jacents. Les équipes s'accordent à dire que leur source de supercontinuum est maintenant prête à être commercialisée et ils travaillent sur l’amélioration du rayonnement infrarouge et les pistes à suivre.

Ce travail implique des chercheurs de l’institut FEMTO-ST, de l’université McGill à Montréal (Canada) et 3 entreprises Françaises ( SelenOptics, Le Verre Fluoré, Leukos). Il est aussi le résultat d’un projet Europeén H2020 Marie-Curie ITN n° 722328 géré par CNRS.

https://doi.org/10.1002/lpor.202000011

Contact : Thibaut Sylvestre

  • Conférence IEEE ICEMS : Best paper award

    Des chercheurs de l’équipe SHARPAC du département ENERGIE de FEMTO-ST ont reçu le «Best Paper Award» lors de la Conférence internationale IEEE sur les Machines Électriques et Systèmes pour leurs travaux concernant l’influence de la conductivité électrique sur les pertes par courants de Foucault.

    Lire la suite
  • Laboratoires communs CNRS-Entreprises 2021

    FEMTO-ST et AUREA Technology mis à l’honneur lors du prochain évènement LAB COM CNRS qui se tient à Paris les 29 et 30 novembre.

    Lire la suite
  • Nanorobotique du futur : FEMTO-ST entre dans la 4ème dimension

    Pour la première fois, des structures nanorobotiques ont été réalisées par pliage en 3 dimensions d'une membrane multi-couche en proposant en plus leur actionnement par un principe électro-thermo-mécanique.

    Lire la suite
  • Lumière sur les lasers supercontinuum

    En collaboration avec des collègues des Universités de Tampere, d'Aston et de l'ICB à Dijon, des chercheurs de FEMTO-ST ont fait des progrès significatifs sur la compréhension de la nature chaotique des lasers en étudiant un laser supercontinuum en régime d’impulsions fortement instables.

    Lire la suite
  • Julio Andrés Iglesias Martínez reçoit le prix de la meilleure présentation étudiante à IEEE Ultrasonic Symposium

    Ses travaux consistent à réaliser des cristaux phononiques tridimensionnels à l’échelle microscopique présentant les bandes interdites les plus larges connues à ce jour.

    Lire la suite
  • Des textiles égyptiens vieux de 4000 ans éclairent sur la durabilité des fibres de lin

    Publiés dans la revue Nature Plants, des travaux impliquant des scientifiques de FEMTO-ST aident à proposer des matériaux à base de fibres de lin toujours plus performants et résistants.

    Lire la suite
  • Les Visites insolites du CNRS 2021 : plongez au cœur de la science !

    Plonger dans la peau d’une cellule, comprendre les systèmes de conversion d’énergie ou encore savoir pourquoi et comment l’hydrogène pourrait être le carburant du futur…grâce aux visites insolites organisées à Besançon et Belfort par FEMTO-ST !

    Lire la suite
  • Matière programmable : Tentative de record du monde

    Une équipe de recherche de FEMTO-ST tente de faire homologuer par le « Guinness World Record » le record du plus grand nombre de blocs lumineux autonomes assemblés dans une structure.

    Lire la suite
  • Rodolphe Boudot reçoit le prix EFTF Young Scientist Award 2020

    L'IEEE EFTF-IFCS 2021 est une conférence conjointe de l'European Frequency and Time Forum et de l'IEEE International Frequency Control Symposium. La conférence conjointe 2021, initialement prévue à Paris en avril, a été convertie en une conférence virtuelle du 7 au 17 juillet 2021.

    Lire la suite
  • Giacomo Clementi, grand prix i-PhD

    Pour ses travaux sur le matériau Niobate de Lithium (LiNbO3) qui ont permis de concevoir des dispositifs originaux et efficaces de récupération d’énergie vibratoire par effet piézo-électrique, en particulier pour les objets connectés.

    Lire la suite

Pages