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

  • Stardust Odyssée : Un nouveau record du monde !

    Découvrez le plus petit personnage en volume jamais animé en stop-motion (image par image) à travers un court métrage filmé grâce aux équipements robotiques de très haute technologie de FEMTO-ST.

    Lire la suite
  • Bilan de clôture du projet DATAZERO

    Un projet ANR visant à concevoir et administrer des data centers de moyenne puissance alimentés exclusivement par sources énergétiques renouvelables.

    Lire la suite
  • Vladimir GAUTHIER lauréat national du concours PEPITE des jeunes créateurs d’entreprises innovantes

    Docteur-entrepreneur à FEMTO-ST, Vladimir Gauthier développe un projet d’entreprise sur le tri microrobotique de cellules biologiques salué à l’échelle nationale !

    Lire la suite
  • Deux jeunes chercheuses franc-comtoises distinguées par des médailles de bronze du CNRS

    Aude Bolopion (microrobotique) et Nadia Yousfi-Steiner (génie électrique), deux jeunes chercheuses de l’institut FEMTO-ST, ont été récompensées chacune par une médaille de bronze CNRS pour leur contribution respective à l’avancée de la recherche française.

    Lire la suite
  • Sécuriser et certifier le temps

    Inauguration mardi 9 juillet d’un laboratoire commun entre FEMTO-ST et l’entreprise Gorgy Timing pour développer des systèmes de diffusion sécurisée et certifiée du temps et des fréquences au niveau des réseaux sans fil et informatiques.

    Lire la suite
  • Micro-soufflage de verre pour la réalisation de composants optiques miniatures

    Une équipe de chercheurs de FEMTO-ST a développé des lentilles miniatures coniques en revisitant des techniques de soufflage du verre pratiquées depuis l’époque romaine.

    Lire la suite
  • Détecter les problèmes de coagulation des patients en 60 minutes

    Des chercheurs de FEMTO-ST et de l’Université de Genève ont mis au point un appareil permettant d’investiguer en conditions réelles les capacités des plaquettes du patient à stopper les saignements.

    Lire la suite
  • Focus sur le projet européen MiMédi

    Mardi 11 juin, les équipes de l’Institut FEMTO-ST et de l’EFS Bourgogne-Franche-Comté ont présenté, en présence de représentants de la Région, un important projet de recherche européen de spécialisation intelligente régionale.

    Lire la suite
  • Réunion de clôture du projet S3-4AlpClusters

    Les 13 et 14 mars, la conférence finale du projet S3-4AlpClusters a eu lieu à Venise, en présence de tous les partenaires (dont FEMTO-ST), les observateurs, des décideurs politiques et de membres de la Commission européenn

    Lire la suite
  • Le Prix W. G. Cady décerné à Serge GALLIOU à l’IEEE IFCS 2019

    Ce prix récompense les contributions exceptionnelles et pionnières de Serge Galliou dans le développement de résonateurs acoustiques cryogéniques à extrêmement grand facteur de qualité (très faibles pertes mécaniques) pour des applications capteurs, oscillateurs ou de physique fondamentale.

    Lire la suite

Pages