Fibres optiques : l’impression 3D passe aux verres

Résultats scientifiques

Couramment utilisée pour la réalisation d’objets à base de polymères, l’impression 3D, récemment étendue aux matériaux à base de verres, ouvre de nouveaux champs d’investigation. La fabrication de fibres optiques transparentes infrarouges, utilisées pour des applications médicales, pourrait bénéficier de cette nouvelle technologie. En choisissant un verre de la famille des chalcogénures connu pour être façonnable à basse température et transparent aux infra-rouges, les scientifiques de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/ENSC Rennes/Université de Rennes 1/INSA Rennes), en collaboration avec l'Institut Fresnel (CNRS/Centrale Marseille/Université d'Aix-Marseille) et la société Selenoptics*, sont à l’origine de la première fibre optique en verre pour l’infrarouge obtenue par impression 3D. Résultats parus dans la revue Optical Materials Express.

La fabrication additive ou impression 3D est une méthode d'élaboration de plus en plus puissante car elle permet d’accéder facilement à des formes complexes. Principalement utilisée à l’origine pour les polymères, la fabrication additive a progressivement été étendue aux métaux, aux céramiques, et tout récemment aux verres. Facile à mettre en œuvre, on pourrait donc envisager son utilisation pour fabriquer des fibres optiques à base de verres.

Dans ce domaine, les verres de chalcogénures** suscitent beaucoup d'intérêt auprès des scientifiques et des industriels car ils visent des applications nouvelles. Citons par exemple l'imagerie thermique militaire et civile, la santé avec le bistouri optique à laser ou l'environnement avec les capteurs optiques infrarouges (Détection de polluants, gaz toxiques, explosifs, etc.)

Dans ce contexte et dans le cadre d’un projet Astrid (FOMIR-2-20) financé par la Direction générale pour l’armement, l'équipe Verres et céramiques de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/ENSC Rennes/Université de Rennes 1/INSA Rennes), en collaboration avec l'Institut Fresnel (CNRS/Centrale Marseille/Université d'Aix-Marseille) et la société Selenoptics*, ont mis au point une méthode originale pour obtenir la première fibre optique microstructurée tirée d'une préforme en verre inorganique imprimée en 3D. Présentant une excellente transmission dans le domaine de l’infra-rouge et difficilement réalisable par des méthodes traditionnelles, ce type de fibre pourrait transmettre de fortes puissances lumineuses et propager des signaux infrarouge sur de très longues distances (plusieurs km).

Cette nouvelle méthode de « filamentation » 3D décrite dans la revue Optical Materials Express ouvre de nouvelles perspectives pour l'élaboration de composants optiques complexes inaccessibles par les méthodes traditionnelles.

* La société Selenoptics est une spin-off de l’ISCR et de la plateforme Photonics Bretagne. Créée en 2015, la société SelenOptics commercialise et développe des fibres microstructurées en verres de chalogénures ( http://www.selenoptics.com/)

** Un chalcogénure est un composé chimique comprenant un chalcogène (Soufre, sélénium, ou tellure) 

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Préforme de fibrage en verre de chalogénures obtenue par impression 3D. © Johann Troles

 

Référence

J. Carcreff, F. Cheviré, E. Galdo, R. Lebullenger, A. Gautier, J. L. Adam, D. L. Coq, L. Brilland, R. Chahal, G. Renversez, & J. Troles

Mid-infrared hollow core fiber drawn from a 3D printed chalcogenide glass preform
 

Optical Materials Express (2021)

https://doi.org/10.1364/OME.415090

Contact

Johann Troles
Enseignant-Chercheur, Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/ENSC Rennes/Université de Rennes 1/INSA Rennes)
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS
Anne-Valérie Ruzette
Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC