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| Microstructured optical fibers based on chalcogenide glasses for mid-IR supercontinuum generation (Fibres microstructurés en verres de chalcogénures pour la génération de supercontinuum dans le moyen infrarouge) Meneghetti, Marcello - (2019-12-20) / Universite de Rennes 1 Microstructured optical fibers based on chalcogenide glasses for mid-IR supercontinuum generation
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Troles, Johann Discipline : Sciences des matériaux Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Verres de chalcogénures, Purifications, Fibres optiques infrarouges, Supercontinuum
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Résumé : Ce travail de thèse s'est déroulé dans le cadre d'un projet européen, nommé SUPUVIR, dont l'objectif est d'améliorer les sources de supercontinuum de l'ultraviolet ou moyen infrarouge (MIR). Dans ce contexte, le travail de thèse s'est concentré sur le développement et la réalisation de fibres optiques en verres de chalcogénures transparentes dans le moyen infrarouge. Plus précisément, l'objectif était de réaliser des fibres infrarouges transparentes dans la plage de longueurs d'onde allant de 2 à 12 μm avec un profil de dispersion sur mesure en associant la science du verre et des techniques innovantes de mise en forme des fibres afin de les utiliser pour la réalisation de nouvelles sources dans le moyen infrarouge. Afin de convenir à cette application, la fibre optique doit présenter le meilleur compromis entre les paramètres non linéaires (principalement contrôlés par la taille du coeur et la composition du verre), la position de la longueur d'onde de dispersion nulle (en fonction de longueur d'onde souhaitée de la pompe) et la fenêtre de transmission infrarouge. Au cours de ces travaux, des fibres microstructurées avec des verres de haute pureté ont pu être fabriquées. L'utilisation de ces fibres a permis l'obtention de supercontinua étendus de 2 à 10 µm. L'utilisation de cette source a ensuite permis la détection de signatures infrarouges d'un composé chimique et aussi montré le fonctionnement d'un spectromètre original utilisant un supercontinuum. Enfin, au cours de ces travaux de thèse, la première fibre optique à gradient d'indice en verres de chalcogénures a été fabriquée et ses propriétés de transmission et de dispersion ont été mesurées et étudiées. Abstract : In the framework of the SUPUVIR project, whose objective is to improve supercontinuum sources from the ultraviolet to the mid infrared, this work is focused on the development and fabrication of mid-IR optical fibers. More specifically the objective set was to realize high quality infrared (in the 2-12 μm wavelength range) fibers based on chalcogenide glasses, with a dispersion profile tailored by combining glass sciences and innovative fiber shaping techniques, to be used for mid- IR supercontinuum generation. In order to be suitable for this application, the fiber design needs to be a best compromise between nonlinear parameters (mainly controlled by the core size and chalcogenide composition), position of the zero dispersion wavelength (depending on desired pump wavelength), power handling properties and breadth of the transmission window. In this thesis, the production and characterization of microstructured fibers is detailed, starting from the choice and purification of the most proper chalcogenide glasses up to the production of a working prototype of commercial mid infrared supercontinuum fiber source, spanning from 2 to 10 μm, and to its application to spectroscopy. In addition, the development of the first chalcogenide graded index (Grin) fiber reported in literature is described, together with its characterization and the application of its production technique to the fabrication of Grin microlenses. | |||