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

  • FEMTO@SCHOOL : des chercheurs invitent la lumière dans les lycées

    Les opticiens de FEMTO-ST proposent un large éventail d'activités de vulgarisation autour de la lumière et de ses applications pour susciter l’intérêt des lycéens pour les sciences et les technologies. 

    Lire la suite
  • Médailles de bronze du CNRS : un doublé historique pour FEMTO-ST

    Aude Bolopion (micro-nano robotique biomédicale) et Nadia Yousfi Steiner (diagnostic piles à combustible) sont récompensées de la médaille de bronze 2019 du CNRS pour leurs travaux de recherche prometteurs.

    Lire la suite
  • Best student paper award pour Rémi Meyer

    Rémi Meyer a obtenu le prix de la meilleure présentation étudiante lors de la dernière conférence SPIE-Photonics West pour ses travaux portant sur l’usinage laser avec une précision micrométrique appliqué à la découpe du verre de grande épaisseur.

    Lire la suite
  • Visite du président du CNRS à FEMTO-ST

    Antoine Petit, président-directeur général du CNRS a été accueilli le 11 février dernier à FEMTO-ST.

     

    Lire la suite
  • Visite du Préfet du Doubs à FEMTO-ST

    Joël MATHURIN, nouveau Préfet du Doubs, est venu découvrir les activités de recherche de FEMTO-ST vendredi 25 janvier dernier.

    Lire la suite
  • Photo John Dudley

    John Dudley récompensé par la Société Internationale d’Optique et Photonique (SPIE)

    Il obtient Le prix “SPIE Harold E. Edgerton » 2019 pour des applications pionnières basées sur les impulsions lumineuses ultra-brèves dans les fibres optiques.

    Lire la suite
  • Award "innovation in optomechatronic research"

    Plusieurs membres de différents départements scientifiques de FEMTO-ST ont été récompensés pour leur papier conjoint  "Photonic microsystem made by dynamic microassembly" lors de la conférence ISOT "19th International Symposium on Optomechatronic technology" qui s’est déroulée du 5 au 8 novembre

    Lire la suite
  • 2ème prix national du concours docteurs-entrepreneurs challenges pour Vladimir Gauthier

    Récompensé à Paris pour son projet « CellSelect » qui propose un robot capable d’améliorer la précision et la vitesse de tri de cellules dans le domaine des thérapies innovantes.

    Lire la suite
  • Jean-Antoine Seon : lauréat du 2eme prix national de thèse en robotique

    Ce prix lui a été remis le 22 novembre au siège du CNRS pour ses travaux pionniers à l’échelle internationale sur une micro main robotique dextre.

    Lire la suite
  • Elodie Pahon reçoit le prix «Hydrogen Europe Research Young Scientist Award»

    Ce prix vient récompenser ses travaux de haut niveau visant à développer un système de pronostic et de contrôle intelligent de systèmes pile à combustible.

    Lire la suite

Pages