Cotutelle de thèse - Université Laval (Québec, Canada) – Université Limoges (France) 

 

Sujet de thèse : Fibres vitrocéramiques/composites à base de silicates pour l'optique active: du procédé vers la caractérisation

 

Les lasers à fibre, aujourd'hui en plein essor, sont appelés à représenter 40% du marché des sources laser d'ici quelques années. En effet ils permettent : (i) d'atteindre des puissances élevées avec une excellente qualité de faisceau, (ii) une réduction de la taille et du poids de la source laser par rapport aux lasers dit « massifs » ou bulks, (iii) la possibilité d’acheminer le faisceau aisément à l’endroit désiré, (iv) une meilleure capacité d’intégration (en particulier grâce à la très bonne dissipation de la chaleur induite par l'émission laser) et, (v) une plus grande facilité d'utilisation et une meilleure robustesse (l’absence d’optiques en espace libre, tels que les miroirs, minimise les contraintes d’alignement tout en leurs conférant une excellente immunité aux vibrations). Si les fibres de verre à base de silice sont aujourd'hui les plus communément étudiées et utilisées, leur utilisation pratique sous forme de lasers reste limitée par certaines propriétés (intrinsèques) (faible solubilité des dopants tels que les ions de terres rares au sein de la fibre, contrôle de leur environnement et distribution, phénomènes de clustering, etc.).

Les fibres (vitro-) céramisées ou composites à base de silice ou d’aluminosilicates dopées apparaissent alors comme d’intéressantes candidates pour les applications photoniques car elles promettent une exploitation efficace de nombreuses transitions radiatives, selon les dopants considérés et leur environnement. Leur développement a cependant jusqu’alors été limité, principalement en raison des difficultés techniques liées à la nature complexe des matériaux fibrés. La réalisation de fibres optiques vitrocéramiques/composites qui constitue l’objectif de cette thèse, serait une rupture scientifique et technologique considérable. Afin de lever ce verrou, un procédé de fibrage original est requis et la microstructure du matériau de cœur devra permettre une très haute transparence. Dans le cas des vitrocéramiques ou composites, la taille des nano-cristaux au sein de la matrice vitreuse devra être parfaitement contrôlée et/ou une faible différence d'indice de réfraction entre les cristaux et la matrice vitreuse constituera un élément clé pour limiter les pertes par diffusion.

Pour ce faire, nous proposons de réaliser des préformes à base de silicates grâce à 3 technologies : la technologie « powder-in-tube » développée par XLIM, la technologie « Modified Chemical Vapor Deposition » (MCVD) développée au Centre d’Optique, Photonique et Laser de Université Laval au Québec et enfin par robocasting (impression 3D) développée à l’IRCER. Les fibres composites seront obtenues directement après fibrage. L’addition d’ions de terres rares et/ou de métaux de transition judicieusement choisis ainsi que l’environnement dans lequel ils devront se trouver dans la fibre seront des paramètres essentiels pour atteindre une luminescence efficace en vue d’une première démonstration laser allant du visible au proche infrarouge (2 µm). Les caractérisations structurales, microstructurales et thermiques seront réalisées à l’IRCER et au COPL afin de contrôler au mieux les propriétés optiques mesurées à XLIM.

Le/la candidat(e) possèdera une formation (bac+5) en science des matériaux. Des notions dans le domaine des matériaux vitreux/fibre/optique seront très appréciées.

Durée de la thèse : 3 ans (18 mois à l’Université de Laval et 18 mois à l’Université de Limoges)

Début : octobre/novembre 2020

Financement de 2 allers-retours pour l’étudiant dans le cadre de la thèse.

Salaire : 1600 $ CAD nets /mois (Canada)

            1600 € nets /mois (France)

 

Encadrants :

IRCER : Gaëlle DELAIZIR et Sébastien CHENU (https://www.ircer.fr/)

Université Laval (Québec) : Yannick LEDEMI et Younès MESSADDEQ (https://www.copl.ulaval.ca/accueil)

XLIM : Jean-Louis AUGUSTE et Georges HUMBERT (http://www.xlim.fr/)

 

 Pour plus d’informations, n’hésitez pas à contacter :

Gaëlle DELAIZIR : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Sébastien CHENU : This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Date limite de candidature : 15 avril 2020