Élongation, rupture, dissolution, croissance : la vie mouvementée des nanoparticules lors de l'étirage d'une fibre optique

Description

Les lasers et amplificateurs à fibres optiques à base de silice dopée d'ions de terres rares (TR) sont développés pour de nombreuses applications. Toutefois, la silice impose des limites à l'amélioration des performances spectroscopiques de nouveaux dispositifs. Pour s'en affranchir, il est proposé d'insérer les ions de TR dans des nanoparticules dont la composition permettrait une ingénierie des propriétés spectroscopiques [1]. De telles fibres sont obtenues par étirage à chaud d'une préforme contenant les nanoparticules. Cette communication concerne les modifications morphologiques et thermodynamiques subies par les nanoparticules au cours de l'étirage. Nous discuterons d'une part des effets de dissolution et croissance des nanoparticules induits par les hautes températures (2000 °C). D'autre part, l'imagerie multi-échelles par tomographie FIB/MEB (figure 1) et nanotomographie X montre que les nanoparticules s'allongent voire tendent à se rompre en plus petites particules [2]. De telles modifications s'expliquent dans le cadre des instabilités Rayleigh-Plateau par la compétition entre les forces visqueuses et la tension de surface. La mise à profit de ces phénomènes (élongation/rupture) pourrait permettre de contrôler la forme et la taille des particules afin d'améliorer les propriétés optiques des fibres. Une telle observation ouvre la voie à un nouveau procédé de fabrication top-down de nanoparticules dans les fibres. Figure 1 : Reconstruction 3D des particules dans le coeur d'une fibre optique. L'axe d'étirage est vertical. La largeur du volume reconstruit par FIB/MEB est de 5 µm.

Abstract

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