Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Synthèse, Propriétés & Modélisation des Matériaux - SP2M

Modifications structurales de silices dopées sous irradiation UV (B. Poumellec, M. Lancry)

Elaboration de variations d'indice de réfraction stables à l'origine des filtres optiques utilisés dans tous les réseaux de communication optiques.

Des effets, autres que l’évolution de la population de défauts ponctuels, notamment des transformations, se produisent lors de l’absorption UV. Ceux-ci ne sont pas faciles à mettre en évidence et il nous faut tout d’abord les identifier si l'on veut parvenir à une modélisation fiable des processus mis en oeuvre.

fig7

Figure 7 : Surface d'une préforme de fibre sur laquelle a été imprimé un réseau. On remarque une vallée et des ondulations au fond de cette dépression.



La figure 7 ci-dessus illustre une expérience mettant en évidence une densification induite par l'absorption d'un laser UV par un matériau (une silice dopée Ge ou Sn ou B préparée par dépôt en phase vapeur modifié MCVD) non chargé en hydrogène. Cette expérience n'illustre pas exactement l'effet étudié car, dans le cas de l'irradiation d'une fibre, un tel processus de densification intervient dans le cœur et non à sa surface. Cette densification donne lieu à un changement d'indice de réfraction, d'une part, mais aussi à un changement de contrainte mécanique qui lui aussi contribue au changement d'indice par effet photoélastique.

Un autre effet a été étudié :
- l'évolution de la composition chimique sous irradiation: mise en évidence d'une migration Ge/Si de la zone irradiée vers les zones non irradiées.


Pour en savoir plus :

VUV and IR absorption spectra induced in H2-loaded and UV hyper-sensitized standard germanosilicate preform plates through ArF laser light exposure
M. Lancry, B. Poumellec, P. Niay, M. Douay, C. Depecker and P. Cordier.
Journal of Non-Crystalline Solids 351 (2005) 3773-3783.

Comparison of UV optical absorption and UV excited luminescence behaviours in Ge doped silica under H2 loading or CW UV laser irradiation. B. Poumellec, M. Douay, J. C. Krupa, J. Garapon, P. Niay. J. Non-Crystalline Solids 317,. 319-334 (2003)

About writing mechanism of UV induced refractive index change in H2 loaded Ge doped SiO2.
B. Poumellec, P. Niay.
Trends in Optics and Photonics Series Vol. 87 p. 283-290 (2003)

UV induced stress field during Bragg grating inscription.
F. Kherbouche, B. Poumellec.
Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 3 (2001) 429-439. (PDF)

Temperature-induced reversible changes in fiber Bragg grating spectral characteristics.
A. Hidayat, Q. Wang, P. Niay, M. Douay, B. Poumellec, F. Kherbouche, I. Riant.
Applied Optics 40, N°16 (2001) 2632-2642.

Chemical migration during Bragg grating writing.
F. Kherbouche, B. Poumellec, F. Charpentier, P. Niay.
Journal of Physics D 33 (2000) 3233-3238.

M. LANCRY AND B. POUMELLEC. UV laser processing and multiphoton absorption processes in optical telecommunication fibers materials. Physics Reports, 23 (2013), pp. 207-229 DOI information: 10.1016/j.physrep.2012.09.008 Review impact factor 23, http://dx.doi.org/10.1016/j.physrep.2012.09.008.

P. NIAY, B. POUMELLEC, M. LANCRY AND M. DOUAY, (2007). Photosensitivity and treatments for enhancing the photosensitivity of silica-based glasses and fibers. Chapter 15 in "Photorefractive Materials and Their Applications 2" Springer Series in Optical Sciences, Ed. P. Günter and J.-P. Huignard, Pub. Springer p. 535-569.

I. RIANT, P. NIAY, B. POUMELLEC, M. DOUAY, F. BAKHTI, (2002). Réseaux de Bragg photoinscrits dans les fibres optiques pour les télécommunications. Chapitre 2 du Traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes. Ed. Hermès