Cette fibre est-elle particulièrement sensible aux UV ? Est-elle spécifiquement conçue pour la fabrication de réseaux par réticulation ?
1. Sensibilité des fibres photosensibles à la lumière UV et mécanisme physique
Les fibres optiques photosensibles (Photosensitive Optical Fiber) sont en effet particulièrement sensibles aux lasers UV de longueurs d’onde spécifiques (typiquement dans la bande UV, comme 244\ \text{nm} ou 193\ \text{nm}).
Cette « sensibilité » (c’est-à-dire la photosensibilité) fait référence au changement permanent de la structure physique locale du cœur de la fibre optique après exposition à une lumière UV intense, entraînant une légère augmentation de l’indice de réfraction. Le mécanisme physique central est le suivant :
- Effet de dopage : Les fibres de silice ordinaires ne sont pas sensibles à la lumière UV. Les fibres photosensibles sont généralement dopées à haute concentration de germanium ( \text{Ge} ) dans le cœur, ou incorporent des co-dopants tels que le bore ( \text{B} ) ou l’étain ( \text{Sn} ). Le verre de silice germané contient un grand nombre de « centres de défauts germanium-oxygène » (Germanium Oxygen Deficient Centers, GODCs).
- Changement d’indice photoinduit : Lorsque le cœur est irradié par un laser UV, les centres de défauts absorbent les photons UV, sont détruits, entraînant une redistribution de la structure électronique locale et une modification du spectre d’absorption du matériau. Selon la relation de Kramers-Kronig, une modification du spectre d’absorption d’un milieu entraîne une augmentation permanente de son indice de réfraction dans la bande proche infrarouge, avec une modulation \Delta n généralement de l’ordre de 10^{-5} à 10^{-3}.
- Technique de chargement à l’hydrogène (Hydrogen Loading) : Pour améliorer davantage la photosensibilité, les fibres optiques monomodes standard peuvent être placées dans une chambre à hydrogène sous haute pression (par exemple, 10\ \text{MPa} à 20\ \text{MPa}) et à température appropriée pour un traitement de « chargement à l’hydrogène ». Une fois que les molécules d’hydrogène diffusent dans le cœur, elles réagissent photochimiquement avec les liaisons silicium-oxygène-germanium sous irradiation UV, formant une grande quantité de groupes hydroxyle ( \text{-OH} ) et de nouveaux défauts actifs, augmentant ainsi considérablement la profondeur de modulation de l’indice de réfraction.
2. Est-elle spécifiquement utilisée pour l’écriture de réseaux ?
Oui, l’application la plus essentielle et principale des fibres photosensibles est leur utilisation spécifique pour l’écriture de divers réseaux de fibres optiques, tels que les réseaux de Bragg en fibre ( \text{FBG} ) et les réseaux de fibres à longue période ( \text{LPG} ).
Lors du processus de fabrication par photolithographie, deux faisceaux de lasers UV interfèrent (ou un seul faisceau UV passe à travers un masque de phase), créant des bandes d’interférence spatiales périodiques alternant lumière et obscurité au niveau du cœur de la fibre. En raison de la caractéristique photosensible de la fibre, l’indice de réfraction augmente dans les zones lumineuses tandis qu’il reste inchangé dans les zones sombres, formant ainsi une modulation périodique permanente de l’indice de réfraction à l’intérieur du cœur. Cela constitue un réseau de fibres optiques capable de réfléchir une longueur d’onde spécifique (longueur d’onde de Bragg).
3. Application du procédé de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) dans la technologie d’écriture de réseaux
Selon les différents matériaux de fibres et environnements de test, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) propose des procédés d’écriture de réseaux couvrant à la fois l’écriture UV traditionnelle (dépendante de la photosensibilité) et l’écriture avancée par points laser femtosecondes moderne (indépendante de la photosensibilité) :
Solution un : Procédé traditionnel d’écriture par masque UV (dépendant de la photosensibilité / chargement à l’hydrogène)
Ce procédé utilise un laser UV à travers un masque. Avant l’écriture, la fibre doit généralement subir un traitement de chargement à l’hydrogène et le retrait du revêtement d’origine, suivi d’un nouveau revêtement approprié après l’écriture.
- Produit typique : OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) Réseaux de Bragg en fibre à revêtement polyacrylate (nus)
Ce produit utilise le procédé standard de photosensibilité/chargement à l’hydrogène, gravé sur des fibres monomodes OFSCN® standards G.652D ou G.657, avec un nouveau revêtement en polyacrylate par défaut.
Solution deux : Procédé avancé d’écriture par points laser femtosecondes (indépendant de la fibre photosensible)
Avec le développement des technologies laser ultra-rapides modernes, des impulsions laser femtosecondes infrarouges à très haute densité d’énergie peuvent être utilisées pour induire directement des changements d’indice de réfraction locaux instantanés sur des fibres ordinaires non photosensibles (telles que les fibres monomodes standards à revêtement polyimide) par absorption multiphotonique non linéaire. Ce procédé ne nécessite pas que la fibre soit photosensible, ni de chargement à l’hydrogène, et même pas le retrait du revêtement d’origine de la fibre, préservant ainsi parfaitement la résistance mécanique et la capacité de traction d’origine de la fibre.
- Produit typique un : OFSCN® Standard Femtosecond Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) Réseaux de Bragg femtosecondes en fibre nue (nus)
Comme le revêtement n’est pas endommagé pendant l’écriture, et en combinaison avec des fibres spéciales à revêtement polyimide, ce produit peut être utilisé dans une plage de température maximale de -270^\circ\text{C} à 800^\circ\text{C}.
- Produit typique deux : OFSCN® High-Strength Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) Réseaux de Bragg haute résistance femtosecondes en fibre (nus)
Étant donné qu’il n’est pas nécessaire de retirer le revêtement extérieur, et en utilisant des fibres monomodes à revêtement polyimide sélectionnées et de haute résistance pour l’écriture laser femtoseconde, la plage maximale de déformation utilisable en fonctionnement à température ambiante est de \le 15000\ \mu\varepsilon.
