Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Matthieu Lancry

Enseignant-Chercheur
Bât. 410SP2M – ICMMO
Université Paris-Sud
15, rue Georges Clémenceau
91405 Orsay Cedex
FRANCE

+33 1 69 15 62 18
matthieu.lancry@u-psud.fr

Notre thème de recherche général est la compréhension des modifications des verres de silice sous irradiation par des photons qui conduisent à des changements permanents des propriétés optiques. Cet objectif qui affiche une finalité claire dans le domaine de l’optique et en particulier de la photonique et des télécommunications optiques, a toujours été poursuivi en utilisant des connaissances et des méthodes de la chimie des solides et de la science des matériaux : élaboration de verres, spectroscopies UV-VUV, IR par absorption ou par photoluminescence, diffusion Raman, microscopies optiques et électroniques, topographie de surface, utilisation du dopage comme sonde pour modifier les propriétés étudiées (absorption optique, indice, génération de second harmonique, diffusion chimique) et chimie des défauts ponctuels et cinétique chimique. Par ailleurs, ces études nous ont conduits de manière évidente à réunir des connaissances sur la structure et les propriétés des verres de silice et nous ont placées dans une position d’expert vis à vis d’applications industrielles. Nos activités de recherche durant les 10 dernières années se sont ainsi déployées dans quatre directions :

https://orcid.org/0000-0003-2007-7438

Polytech Paris Sud

  • 09/2009 Responsable de l’UE « Stages PeiP2 » 

  • 09/2009 Co-responsable du laboratoire de TP Chimie des matériaux 

  • 09/2009 Responsable du laboratoire de TP Interaction Laser-Matière 

  • 09/2011 Responsable du laboratoire de TP fibres optiques 

  • 09/2013 Responsable de l’UE « Fibres Optiques : de la fabrication aux applications » en PSO4A (étudiants et apprentis 4éme année, optronique)

  • 09/2015 Responsable de l’UE « Verres » à Polytech Paris Sud (APP5A mat : Apprentis 5éme année, Matériaux)

  • 09/2015 Responsable pédagogique de la 5éme année Etudiants du département PSO

  • 2009 FLAG « Polytech engineer school - students exhange network »

Depuis 2009 j’ai initié un réseau d’échange d'étudiants autour des mécanismes d’interaction laser –matière au sens large. Ce réseau a débuté avec mes collaborateurs de recherche privilégiés tels que l’Université de Sydney et l’ORC Southampton mais aussi IAP (Jena, Allemagne) ainsi qu’à une autre université Australienne (Macquarie). Depuis 2015 le réseau s’est considérablement élargi avec le Politecnico di Torino (Italie), Politecnico di Milano (Italie), IPHT Leipzig (Allemagne), COPL Laval (Canada), CSIC Madrid (Espagne), EPFL (Suisse).

1. Collaborations bilatérales

  • iPL / Sydney University, Sydney, Australie; Programmes PAI FAST, PHC FASIC
    • J. Canning, K. Cook
  • Key laboratory in silicate material / Wuhan Technology University, Chine; Programme PAI PRA
    • Q. Liu, X. Zhao
  • Optical Research Center / University of Southampton, Royaume-Uni; Programme PAI Alliance
    • P. Kazansky
  • MQ Photonics Research Centre / Macquarie University, Australie
    • A. Fuerbach, M. Withford
  • COPL / Université Laval, Canada
    • M. Bernier
  • Fibre Photonics group / National Research Council of Canada, Ottawa, Canada
    • S. Mihailov
  • Department of Material Chemistry / Kyoto University, Japon
    • Y. Shimotsuma
  • Institute of Applied Physics / Friedrich-Schiller-Universität, Jena, Allemagne
    • F. Zimmermann, S. Nolte
  • Leibniz-IPHT,/ Leibniz Institute of Photonic Technology, Jena, Allemagne
    • Martin Becker, Manfred Rothhardt
  • DISAT -Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia / Polito Turino, Turin, Italie
    • D. Janner, M. Ferrari

 

2. Autres collaborations

Réseau européen IRSES e-FLAG (coordinateur Matthieu Lancry)

The concept of e-FLAG is to collect the best researchers on the topic of the interaction of femtosecond laser with glasses for discussion and exchanges. Main objective is to train students and young researchers on one of the most promising new research field which is the 3D local shaping of linear and non linear optical properties in silica-based glasses; the knowledge of the expert being shared with the novices. The consortium is made up of 5 organizations chosen for their complementary skills and competences, necessary to carry out the foreseen project activities. Each partner cover a part of the subject, that is necessary to collect for achieving an overall understanding of the processes and applications potentialities.

  • University Paris Sud, Bertrand Poumellec and Matthieu Lancry
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena, Stefan Nolte
  • University of Sydney, John Canning
  • Optoelectronics Research Centre, Peter Kazansky
  • Macquarie University, Mick Withford

ANR FLAG-IR

Ce projet propose d’utiliser le laser femtoseconde pour créer des fonctions optiques dans des verres dédiés au moyen IR 3-11μm, notamment des verres d’oxyde lourd (GeO2-Ga2O3-BaO) ainsi que des chalcogénures Ge-Sb-S. En instrumentation IR, il y a un fort besoin de systèmes optiques miniaturisés, intégrés et bon marché pour les applications à la fois civiles (domotique, smartphone, automobile) et militaires (guidage de véhicules/d’armement, surveillance, décamouflage). Les contraintes taille/poids sont si exigeantes que les systèmes optiques traditionnels présentant un seul axe optique ont atteint leurs limites. Par conséquent, de nouvelles architectures multi-canaux bio-inspirées et intégrant des fonctions optiques utilisant des composants optiques planaires ont été proposés. Ainsi, la possibilité de fonctionnaliser directement en 3D par laser femtoseconde permettra de réaliser ces composants planaires et d’agrandir le panel de fonctions optiques encodables dans un petit appareil.

 

UltraBragg

L’avènement de Capteurs à Fibres Optiques à réseaux de Bragg résistants aux hautes températures et opérant sur des dynamiques de près de 1500°C, du cryogénique à la température de fusion de la silice, ouvre tout un nouveau champ d’applications à cette technologie de mesure. Un procédé d’inscription permet une utilisation des réseaux de Bragg à des températures supérieures à 1000°C et ce grâce à l’utilisation d’impulsions lasers ultra-courtes lors de l’insolation. Valorisable sur des projets fondamentaux (compréhension du comportement de verres en hautes températures), il s’agit bien du champ applicatif et des très nombreuses applications industrielles connexes qui constituent le véritable enjeu de cette technologie de réseaux de Bragg hautes températures. Le projet UltraBragg vise ainsi à développer des Capteurs à Fibres Optiques à réseaux de Bragg capables de fonctionner à très hautes températures (700-1500°C and potentiellement jusque 1800°C). Ces capteurs interviendront pour la mesure de températures et de déformations en environnements extrêmes. Cette nouvelle technologie de réseaux de Bragg, de par leurs capacités de multiplexage spectrales (de multiples points de mesure le long d’une fibre) combinées à leur immunité électromagnétique et cette nouvelle propriété de résistance aux températures extrêmes, intéresse tout particulièrement les acteurs de l’Aéronautique (motorisation)), du Manufacturing Avancé (fabrication laser additive de pièces métalliques), de l’Optique (laser de puissance) mais aussi de la Sidérurgie, de la Chimie, du Nucléaire (réacteurs du futur, Tokamaks) et du Spatial (lanceurs, réservoirs, propulseurs). Clairement, la technologie des réseaux de Bragg hautes températures propose une réponse innovante à des enjeux industriels majeurs, tenant à l’instrumentation et à la qualification de composants et de procédés innovants, apportant une réelle différentiation industrielle à des secteurs d’activités porteurs en France mais aussi au niveau international.

Publications récentes :                                                      https://orcid.org/0000-0003-2007-7438

Study of femtosecond laser writing in the bulk of Nd3+, Y3+ co-doped CaF2 crystals. B. H. Babu, T. Billotte, C. Lyu, B. Poumellec, M. Lancry, X.-T. Hao, OSA Continuum, 2019, 2, 151-161

Femtosecond laser-induced circular dichroism in silica: Dependence on energy and focusing depth. J. Tian, R. Desmarchelier, B. Poumellec, M. Lancry, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2018, 435, 258-262

Single crystal growth, optical absorption and luminescence properties under VUV-UV synchrotron excitation of type III Ce3+:KGd(PO3)4, a promising scintillator material. I. Adell, R. M. Solé, M. C. Pujol, M. Lancry, N. Ollier, M. Aguiló, F. Díaz, Scientific Reports, 2018, 8, 11002

EPR reversible signature of self-trapped holes in fictive temperature-treated silica glass. M. Lancry, N. Ollier, B. Babu, C. Herrero, B. Poumellec, Journal of Applied Physics, 2018, 123, 113101

Pulse energy dependence of refractive index change in lithium niobium silicate glass during femtosecond laser direct writing. J. Cao, B. Poumellec, F. Brisset, M. Lancry, Optics Express, 2018, 26, 7460-7474

Dependence of the voids-fiber Bragg grating radiation response on temperature, dose and dose-rate. A. Morana, S. Girard, E. Marin, M. Lancry, J. Grelin, C. Marcandella, P. Paillet, A. Boukenter, Y. Ouerdane, IEEE Transactions on Nuclear Science, 2017

Femtosecond laser-induced circular dichroism in silica: Dependence on energy and focusing depth. J. Tian, R. Desmarchelier, B. Poumellec, M. Lancry, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2017

Femtosecond laser processing induced low loss waveguides in multicomponent glasses. B. H. Babu, M. Niu, T. Billotte, P. Bi, F. Zheng, B. Poumellec, M. Lancry, X.-T. Hao, Optical Materials Express, 2017, 7, 3580-3590

Study of femtosecond laser-induced circular optical properties in silica by Mueller matrix spectropolarimetry. J. Tian, M. Lancry, S. H. Yoo, E. Garcia-Caurel, R. Ossikovski, B. Poumellec, Optics letters, 2017, 42, 4103-4106

Tunability of form birefringence induced by femtosecond laser irradiation in anion doped silica glass. Y. Shimotsuma, S. Kubota, A. Murata, T. Kurita, M. Sakakura, K. Miura, M. Lancry, B. Poumellec, Journal of the American Ceramic Society, 2017, 100, 3912

Abnormal elemental redistribution in silicate glasses irradiated by ultrafast laser. X. Zhang, X. He, Q. Liu, B. Poumellec, M. Lancry, F. Brisset, Journal of Alloys and Compounds, 2017, 727, 444-448

Impact of glass density on the green emission and NBOHC formation in silica glass: A combined high pressure and 2.5 MeV electron irradiation. N. Ollier, K. Piven, C. Martinet, T. Billotte, V. Martinez, D. Neuville, M. Lancry, Journal of Non-Crystalline Solids, 2017, 476, 81-86

Radiation hardening of silica glass through fictive temperature reduction. M. Lancry, B. H. Babu, N. Ollier, B. Poumellec, International Journal of Applied Glass Science, 2017, 8, 285-290

Chiroptical properties photo-induced by femtosecond laser irradiation in silica glass. R. Desmarchelier, M. Lancry, J. Tian, B. Poumellec, Applied Physics Letters, 2017, 110, 021112

Modifications in lithium niobium silicate glass by femtosecond laser direct writing: morphology, crystallization, and nanostructure. J. Cao, L. Mazerolles, M. Lancry, F. Brisset, B. Poumellec, JOSA B, 2017, 34, 160-168

Nanoscale Phase Separation in Lithium Niobium Silicate Glass by Femtosecond Laser Irradiation. J. Cao, B. Poumellec, L. Mazerolles, F. Brisset, A. Helbert, S. Surble, X. He, M. Lancry, Journal of the American Ceramic Society, 2017, 100, 115-124

Nanogratings formation in multicomponent silicate glasses. M. Lancry, F. Zimmerman, R. Desmarchelier, J. Tian, F. Brisset, S. Nolte, B. Poumellec, Applied Physics B, 2016, 122, 66

Ultrashort Pulse Laser Processing of Silica at High Repetition Rates—from Network Change to Residual Strain. F. Zimmermann, M. Lancry, A. Plech, S. Richter, T. Ullsperger, B. Poumellec, A. Tünnermann, S. Nolte, International Journal of Applied Glass Science, 2016, 8

Femtosecond laser written nanostructures in Ge-doped glasses. F. Zimmermann, M. Lancry, A. Plech, S. Richter, B. H. Babu, B. Poumellec, A. Tünnermann, S. Nolte, Optics letters, 2016, 41, 1161-1164

Parity violation in chiral structure creation under femtosecond laser irradiation in silica glass&quest. B. Poumellec, M. Lancry, R. Desmarchelier, E. Hervé, B. Bourguignon, Light: Science & Applications, 2016, 5, e16178

Ge-and Al-related point defects generated by gamma irradiation in nanostructured erbium-doped optical fiber preforms. M. León, M. Lancry, N. Ollier, B. Babu, L. Bigot, H. El Hamzaoui, I. Savelii, A. Pastouret, E. Burov, F. Trompier, Journal of Materials Science, 2016, 51, 10245-10261

Low Loss Multimode Optical Fibers via Fictive Temperature Reduction by Means of Outer-Cladding Na Doping. M. Lancry, B. Poumellec, C. Gonnet, Journal of Lightwave Technology, 2016, 34, 1238-1241

Nanoscale femtosecond laser milling and control of nanoporosity in the normal and anomalous regimes of GeO 2-SiO 2 glasses. M. Lancry, J. Canning, K. Cook, M. Heili, D. Neuville, B. Poumellec, Optical Materials Express, 2016, 6, 321-330

The dependence of Raman defect bands in silica glasses on densification revisited. M. Heili, B. Poumellec, E. Burov, C. Gonnet, C. Le Losq, D. R. Neuville, M. Lancry, Journal of Materials Science, 2016, 51, 1659-1666

Tunable angular-dependent second-harmonic generation in glass by controlling femtosecond laser polarization. J. Cao, B. Poumellec, F. Brisset, A.-L. Helbert, M. Lancry, Journal of the Optical Society of America B, 2016, 33, 741-747

Form birefringence induced in multicomponent glass by femtosecond laser direct writing. J. Cao, L. Mazerolles, M. Lancry, D. Solas, F. Brisset, B. Poumellec, Optics Letters, 2016, 41, 2739-2742

Study of Radiation Effects on Er 3+-Doped Nanoparticles Germano-Silica Fibers. B. H. Babu, N. Ollier, I. Savelli, H. El Hamzaoui, A. Pastouret, B. Poumellec, M. Bouazaoui, L. Bigot, M. Lancry, Journal of Lightwave Technology, 2016, 34, 4981-4987

Radiation hardening of sol gel-derived silica fiber preforms through fictive temperature reduction. B. H. Babu, M. Lancry, N. Ollier, H. El Hamzaoui, M. Bouazoui, B. Poumellec, Applied Optics, 2016, 55, 7455-7461

Form birefringence induced in multicomponent glass by femtosecond laser direct writing. J. Cao, L. Mazerolles, M. Lancry, F. Brisset, B. Poumellec, OPTICS LETTERS, 2016, 41, 2739 2742

Kinetics of Thermally Activated Physical Processes in Disordered Media. B. Poumellec, M. Lancry, Fibers, 2015, 3, 206-252

Angular Dependence of the Second Harmonic Generation Induced by Femtosecond Laser Irradiation in Silica-Based Glasses: Variation with Writing Speed and Pulse Energy. J. Cao, B. Poumellec, F. Brisset, A.-L. Helbert, M. Lancry, World Journal of Nano Science and Engineering, 2015, 5, 96-106

In the heart of femtosecond laser induced nanogratings: from porous nanoplanes to form birefringence. R. Desmarchelier, B. Poumellec, F. Brisset, S. Mazerat, M. Lancry, World Journal of Nano Science and Engineering, 2015, 5, 115-125

Systematic control of structural changes in GeO2 glass induced by femtosecond laser direct writing. T. Asai, Y. Shimotsuma, T. Kurita, A. Murata, S. Kubota, M. Sakakura, K. Miura, F. Brisset, B. Poumellec, M. Lancry, Journal of the American Ceramic Society, 2015, 98, 1471-1477

Radiation hardening in sol-gel derived Er3+-doped silica glasses. B. H. Babu, N. Ollier, M. L. Pichel, H. El Hamzaoui, B. Poumellec, L. Bigot, I. Savelii, M. Bouazaoui, A. Ibarra, M. Lancry, Journal of Applied Physics, 2015, 118, 123107

Influence of photo-inscription conditions on the radiation-response of fiber Bragg gratings. A. Morana, S. Girard, E. Marin, M. Lancry, C. Marcandella, P. Paillet, L. Lablonde, T. Robin, R. J. Williams, M. J. Withford, Optics express, 2015, 23, 8659-8669

Achromatic polarization rotator imprinted by ultrafast laser nanostructuring in glass. R. Desmarchelier, M. Lancry, M. Gecevicius, M. Beresna, P. Kazansky, B. Poumellec, Applied Physics Letters, 2015, 107, 181111

One-step photoinscription of asymmetrically oriented fresnoite-type crystals in glass by ultrafast laser. X. He, B. Poumellec, Q. Liu, F. Brisset, M. Lancry, Optics letters, 2014, 39, 5423-5426

Size-controlled oriented crystallization in SiO 2-based glasses by femtosecond laser irradiation. X. He, C. Fan, B. Poumellec, Q. Liu, H. Zeng, F. Brisset, G. Chen, X. Zhao, M. Lancry, JOSA B, 2014, 31, 376-381

Asymmetric orientational writing dependence on polarization and direction in Li2O–Nb2O5–SiO2 glass with femtosecond laser irradiation. C. Fan, B. Poumellec, R. Desmarchelier, H. Zeng, B. Bourguignon, G. Chen, M. Lancry, Applied Physics B, 2014, 117, 737-747