Projet ANR-13-JS09-0005 – AMPEROR : Nouvelle génération d'amplificateurs optiques erbium or tout fibrés
Programme : JCJC - SIMI 9 - Sciences de l'Ingénierie, Matériaux, Procédes et Energie (JCJC SIMI 9) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Rémy BERNARD (laboratoire de physique des lasers atomes et molécules)
Partenaires : Physique des Lasers, Atomes et Molécules
Montant : 189998.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 36 mois
Résumé : Les fibres optiques en silice dopée à l'erbium ont été un des composants clés pour l'essor des télécommunications optiques au cours de ces vingt dernières années. Pour faire face à la demande de plus en plus importante dans ce domaine, il reste indispensable de développer de nouveaux composants tout fibrés pour assurer des fonctions comme le traitement tout optique du signal ou une amplification plus large spectralement ou plus efficace. Notre projet AMPEROR a pour objectif la réalisation d’une nouvelle génération d’amplificateurs optiques tout fibrés à base de nano-objets métalliques dopés par des ions erbium. La présence de ces nano-objets, proches de l’ion terre rare, permettra une exacerbation de la fluorescence des ions erbium, ce qui conduira à un accroissement du gain par unité de longueur. L’amplificateur offrira alors plusieurs avantages, notamment la possibilité de réaliser des systèmes plus compacts (qui est un des challenges pour le domaine de l’optique intégrée) et également de diminuer les coûts des systèmes de transmission optique en réduisant la puissance de pompe nécessaire à la fonction d'amplification des signaux. 
Pour réaliser ce type d’amplificateur, nous allons associer diverses compétences du laboratoire PhLAM : synthèse de nano-objets à base d’or et résistants à de très hautes températures (notamment aux températures de fibrage > 2000°C), élaboration de préformes poreuses à porosité contrôlée par procédé Sol-Gel ou MCVD, densification de ces préformes, fabrication de fibres optiques dopées à cœur nanostructuré or/erbium et caractérisation spectroscopique des propriétés luminescentes. Ces diverses compétences seront mises en commun afin de fabriquer des fibres optiques dont le cœur sera constitué d’une matrice vitreuse de silice dopée par des nanoparticules cœur/coquille (Au/ZrO2 dopées par des ions erbium) pour l’amplification optique. Ces fibres seront analysées en régime d’amplification optique afin de situer leur niveau de performance par rapport à l’état de l’art. Deux voies ont été choisies pour réaliser ce type de fibres : une approche classique MCVD, qui nécessite des nanoparticules résistantes à très haute température (>1500°C) et une approche plus originale par procédé Sol-Gel, déjà utilisée dans l’équipe pour la réalisation de fibres dopées par des nanoparticules d’or mais à ce jour sans contrôle de la taille des nanoparticules. 
Ce projet présente un très grand intérêt scientifique et économique, il se situe à la frontière de plusieurs domaines : matériaux, télécommunications, capteurs, … En outre, il va nous permettre de développer, dans le laboratoire, de nouveaux savoir-faires dans le domaine de la chimie des matériaux, en réalisant des nanostructures complexes, réfractaires, contrôlées en terme de taille et de composition; ainsi que dans celui de la physique, en étudiant les mécanismes d’exaltation de la fluorescence et de l’amplification d'ions de terre rare par des espèces métalliques, en géométrie fibrée. L’acquisition de ces nouvelles compétences va nous permettre de concevoir de nouvelles générations de fibres micro et/ou nanostructurées. La fabrication de ces fibres originales sera aisément transférable à d’autres systèmes cœur/coquille et à d’autres ions de terre rare (ytterbium, par exemple) ce qui ouvrira de nouvelles perspectives dans le domaine des sources laser fibrées.