Chalcogenide microstructured optical fibres for mid-IR applications

Johann Trolès; Laurent Brilland

doi:10.1016/j.crhy.2016.09.001

Prix Yvan Peychès 2015 de l'Académie des sciences

Chalcogenide microstructured optical fibres for mid-IR applications
[Fibres optiques microstructurées en verres de chalcogénures pour l'infrarouge moyen]

Johann Trolès ¹ ; Laurent Brilland ²

¹ Équipe Verres et Céramiques, ISCR, UMR CNRS 6226, Université Rennes-1, 35042 Rennes cedex, France
² SelenOptics, 263, avenue du Général-Leclerc, 35042 Rennes, France

Comptes Rendus. Physique, Volume 18 (2017) no. 1, pp. 19-23.

Résumé
Abstract

Les verres de chalcogénures sont des verres à base d'éléments chalcogènes (S, Se et/ou Te). Ces verres présentent une large fenêtre de transparence dans l'infrarouge. En effet, les verres de chalcogénures peuvent être transparents du visible jusqu'à $12 – 18 μm$ , suivant leur composition. De plus, les verres de chalcogénures présentent des atomes fortement polarisables (atomes lourds avec la présence de paires électroniques libres), qui induisent de fortes propriétés optiques non linéaires. Par exemple, l'indice de réfraction non linéaire peut être de 100 à 1000 fois supérieur à celui des verres classiques à base de silice. Les fibres dites microstructurées permettent, grâce à la grande diversité de leur géométrie, d'obtenir des propriétés originales de propagation de la lumière. Dans le présent article, différentes géométries de fibres microstructurées en verres de chalcogénures seront présentées. Ces fibres peuvent être monomodes, quelle que soit la longueur d'onde, et présenter de très petites tailles de mode ou, au contraire, un très large mode de propagation. Les fibres peuvent également être très fortement biréfringentes et peuvent être utilisées pour faire de la conversion de longueur d'onde et obtenir ainsi de nouvelles sources laser à fibre, très rares dans l'infrarouge moyen.

Compared to oxide-based glasses, vitreous materials composed of chalcogen elements (S, Se, Te) show large transparency windows in the infrared. Indeed, chalcogenide glasses can be transparent from the visible up to $12 – 18 μm$ , depending on their compositions. In addition, chalcogenide glasses contain large polarisable atoms and external lone electron pairs that induce exceptional non-linear properties. Consequently, the non-linear properties can be 100 or 1000 times as high as the non-linearity of silica. An original way to obtain single-mode fibres is to design microstructured optical fibres (MOFs). These fibres present unique optical properties thanks to the high degree of freedom in the design of their geometrical structure. Various chalcogenide MOFs operating in the IR range have been elaborated in order to associate the high non-linear properties of these glasses with the original MOF properties. Indeed, chalcogenide MOFs might lead to new devices with unique optical properties in the mid-infrared domain, like multimode or endlessly single-mode transmission of light, small or large mode area fibres, highly birefringent fibres and non-linear properties for wavelength conversion or generation of supercontinuum sources.

Publié le : 2016-11-24

DOI : 10.1016/j.crhy.2016.09.001

Keywords: Infrared fibres, Chalcogenide glasses, Microstructured optical fibres
Mot clés : Fibres infrarouge, Verres de chalcogénure, Fibres optiques microstructurées

Affiliations des auteurs :

Johann Trolès ¹ ; Laurent Brilland ²

¹ Équipe Verres et Céramiques, ISCR, UMR CNRS 6226, Université Rennes-1, 35042 Rennes cedex, France
² SelenOptics, 263, avenue du Général-Leclerc, 35042 Rennes, France

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Johann Trolès; Laurent Brilland. Chalcogenide microstructured optical fibres for mid-IR applications. Comptes Rendus. Physique, Volume 18 (2017) no. 1, pp. 19-23. doi : 10.1016/j.crhy.2016.09.001. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2016.09.001/

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