Brevet FR3079229A1 — publié le 20190927

Elément optique et procédé de fabrication associé La présente invention concerne un élément optique. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel élément optique. Des éléments optiques tels que des fibres optiques sont utilisés dans un grand nombre d'applications notamment reliées au domaine des télécommunications. En particulier, de tels éléments optiques sont utilisés pour transmettre un rayonnement optique, mais aussi dans certaines applications pour émettre, convertir ou amplifier un rayonnement optique. Dans ces applications, le matériau composant l'élément optique est généralement dopé avec des ions tels que des ions de terres rares. La longueur d'onde du rayonnement optique obtenu dépend alors du type de dopants utilisés, et est susceptible de varier sur une grande gamme de longueurs d'ondes. Ces éléments optiques sont généralement réalisés en un matériau transparent à la longueur d'onde utilisée, tel que la silice. Cependant, la gamme de longueurs d'ondes sur lesquelles la silice est transparente est relativement limitée, notamment dans l'infra-rouge. En outre, les ions de terres rares sont peu solubles dans la silice, ce qui limite l'efficacité de l'émission. Des éléments optiques réalisés en matériaux vitrocéramiques, plus simplement dénommés « vitrocéramiques » dans ce qui suit, ont été proposés comme alternative aux éléments optiques en silice. Les vitrocéramiques sont des matériaux comprenant une matrice amorphe et un ensemble de grains cristallins contenus dans la matrice. Ces éléments optiques vitrocéramiques permettent notamment d'envisager d'utiliser des dopants qui ne sont pas luminescents dans la silice. Toutefois, les vitrocéramiques connues sont difficiles à mettre en oeuvre, notamment sous la forme de fibres optiques. Le contrôle de la nanostructure de ces vitrocéramiques est en particulier difficile à contrôler. En conséquence, des gammes de longueurs d'onde accessibles par des éléments optiques en silice sont difficilement accessibles par des éléments optiques réalisés en ces vitrocéramiques. Il existe donc un besoin pour un élément optique qui soit propre à fonctionner pour une gamme de longueurs d'ondes non couverte par les éléments optiques de l'état de la technique. A cet effet, il est proposé un élément optique réalisé en un matériau, le matériau étant une matrice et un ensemble de particules incluses dans la matrice, le matériau présentant une fraction molaire de Si02 supérieure ou égale à 65 pourcents, de préférence comprise entre 85 pourcents et 95 pourcents, chaque particule présentant une 2 dimension inférieure ou égale à 80 nanomètres, de préférence inférieure ou égale à 10 nanomètres. Selon des modes de réalisation particuliers, l'élément optique présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les 5 combinaisons techniquement possibles : - l'une au moins des propriétés suivantes est vérifiée : - le matériau comprend au moins 90%, en masse, par rapport à la masse totale du matériau, une composition conforme à la formule suivante : (5i02)x(Ga203)a(Oxy1)b(Oxy2), 10 où : - Oxy1 représente un oxyde choisi parmi ZnO, MgO, Nb02.5, W03, NiO, SnO, h02, Bi01.5, AgO, CaO, MnO, ou un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi ZnO, MgO, AgO, Bi01.5 ou un mélange de ceux-ci, 15 - Oxy2 représente un oxyde choisi parmi Na20, K20 ou un mélange de ceux-ci, de préférence Oxy2 représente Na20, - x est strictement supérieur à 60, notamment supérieur ou égal à 65, et inférieur à 99, notamment inférieur à 95, - a est compris entre 1 et 40, de préférence entre 5 et 25, 20 - b est compris entre 0 et 35, de préférence entre 1 et 25, - c est compris entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5, et - x, a, b, et c sont tels que x+ a+ b+c= 100. - chaque particule est réalisée en ELGa204, où EL désigne un élément choisi parmi Zn, Mg, Nb, W, Ni, Sn, Ti, Bi, Ag, Ca, Mn, ou un mélange de ceux-ci, 25 - chaque particule comprend, en outre, un élément dopant, - l'élément dopant est un métal de transition, notamment le nickel, ou une terre rare et - la matrice est réalisée en 5i02. le matériau est obtenu à partir d'un précurseur comprenant une poudre 30 comprenant du 5i02, du Na20, du ZnO et du Ga203, la fraction molaire de 5i02 dans le précurseur étant comprise entre 50 pourcents et 80 pourcents, notamment comprise entre 65 pourcents et 75 pourcents. - le matériau est obtenu à partir d'un précurseur comprenant une poudre conforme à la formule suivante : (5i02)x(Ga203)a(OxYl)b(OxY2)c 3 où : o Oxy1 représente un oxyde choisi parmi ZnO, MgO, Nb025, W03, NiO, SnO, h02, Bi015, AgO, CaO, MnO, ou un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi ZnO, MgO, AgO, BiO, 5 ou un mélange de 5 ceux-ci, o Oxy2 représente un oxyde choisi parmi Na20, K20 ou un mélange de ceux-ci, de préférence Oxy2 représente Na20, o x est strictement supérieur à 50 et inférieur à 80, o a est compris entre 1 et 40, de préférence entre 5 et 25, 10 o b est compris entre 0 et 35, de préférence entre 1 et 25, o c est compris entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5, et o x, a, b, et c sont tels que x+a+b+c= 100. - le précurseur comprend, en plus de la poudre, un élément dopant, au moins une des caractéristiques suivantes étant, de préférence, vérifiée : 15 o une fraction molaire de l'élément dopant dans le précurseur est comprise entre 0,001 pou rcent et 3 pourcents, et o l'élément dopant est un métal de transition, notamment le nickel, ou une terre rare. - le matériau est une vitrocéramique. 20 - l'une au moins des propriétés suivantes est vérifiée : o l'élément optique est un coeur pour une fibre optique, et o l'élément optique est configuré pour émettre un rayonnement optique, notamment un rayonnement optique large bande. - l'élément optique est une fibre optique comprenant un coeur réalisé en le 25 matériau et une gaine en Si02 entourant le coeur. Il est également proposé un procédé de fabrication d'un élément optique comprenant des étapes de : - fourniture d'un précurseur, le précurseur comprenant une poudre comprenant du Si02, du Na20, du ZnO et du Ga203, la fraction molaire de Si02 étant comprise entre 50 30 pourcents et 80 pourcents, notamment comprise entre 65 pourcents et 75 pourcents, - insertion de la poudre dans un tube de silice s'étendant selon une direction principale pour former une préforme, - chauffage et étirage de la préforme à une température supérieure ou égale à 1700 degrés Celsius pour former l'élément optique, et 35 - recuit de l'élément optique. 4 Selon des modes de mise en oeuvre particuliers, le procédé présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : 5 - l'étape de recuit comprend le recuit de l'élément optique à une température comprise entre 700 degrés Celsius et 1200 degrés Celsius pendant une durée temporelle comprise entre 1 seconde et 10 heures. - l'élément optique est une fibre optique, l'étape de chauffage comprenant l'étirage de la préforme selon la direction principale pour former une fibre optique comprenant un 10 coeur et une gaine en 5i02 entourant le coeur. Des caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple d'élément optique, 15 - la figure 2 est un graphe correspondant à un exemple de spectre d'émission optique de l'élément optique de la figure 1, - la figure 3 est un ordinogramme des étapes d'un exemple de procédé de fabrication de l'élément optique de la figure 1, - la figure 4 est un graphe correspondant à quatre exemples de spectres 20 d'émission optique de quatre exemples d'éléments optiques, et - la figure 5 est un graphe correspondant à cinq exemples de spectres d'émission optique de cinq exemples d'éléments optiques. Un élément optique 10 est représenté sur la figure 1. Il est entendu par « élément optique » un élément propre à permettre la 25 propagation d'un rayonnement optique à l'intérieur de l'élément 10. L'élément optique 10 est, par exemple, un coeur d'une fibre optique 15. Une fibre optique est une fibre présentant deux extrémités et propre à transmettre un rayonnement optique, notamment un rayonnement visible ou infrarouge, entre les deux extrémités. 30 Une fibre optique comporte fréquemment un coeur s'étendant entre les deux extrémités et réalisé en un matériau transparent au rayonnement à transmettre. Par « transparent », il est entendu au sens de la présente invention que l'on peut voir à travers le matériau. Cette notion qualitative de transparence est précisée quantitativement le cas échéant par une mesure de transmission lumineuse spéculaire. 35 Le protocole de mesure de la transmission spéculaire consiste à mesurer l'intensité 5 lumineuse selon l'axe du rayon lumineux incident. Un matériau peut être considéré comme transparent (pour les applications en optique notamment) pour une longueur d'onde donnée lorsque sa transmission lumineuse spéculaire est supérieure ou égale à 30% sur quelques millimètres de propagation. 5 Le coeur est fréquemment entouré par une gaine protectrice, par exemple sur toute la longueur de la fibre optique. En particulier, le coeur est entouré par la gaine dans un plan perpendiculaire à la direction dans laquelle la fibre s'étend. La fibre optique 15 comporte, par exemple, une gaine 20 entourant l'élément optique 10. 10 La gaine 20 est, en particulier, prévue pour que le rayonnement injecté dans le coeur à une extrémité de la fibre optique ne puisse s'échapper du coeur qu'aux deux extrémités. Ainsi, un rayonnement injecté dans le coeur à une extrémité de la fibre optique est conduit par le coeur jusqu'à l'autre extrémité par un choix judicieux des profils d'indices optiques du coeur et de la gaine 20. 15 Dans l'exemple représente, l'élément optique 10 présente une forme de cylindre à base circulaire et la gaine 20 présente en section une forme annulaire. L'élément optique 10 présente deux extrémités. L'élément optique 10 s'étend entre les deux extrémités. L'élément optique 10 est, en particulier, configuré pour guider un rayonnement optique entre les deux extrémités. 20 La gaine 20 est, par exemple, réalisée en silice Si02. L'élément optique 10 présente un diamètre, par exemple compris entre 1 micron (lm) et 100 lm. L'élément optique 10 est réalisé en un premier matériau Ml. Le premier matériau M1 comprend, par exemple, au moins 90%, tel que de 90% à 25 100%, de préférence de 95 (3/0 à 100%, en masse, par rapport à la masse totale du matériau, d'une composition de formule suivante : (Si02)x(Ga203),(Oxy1)b(Oxy2), (formule 1) Où: - Oxy1 représente un oxyde choisi parmi ZnO, MgO, Nb025, W03, NiO, SnO, 30 h02, Bi015, AgO, CaO, MnO, ou un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi ZnO, MgO, AgO, Bi015 ou un mélange de ceux-ci, et - Oxy2 représente un oxyde choisi parmi Na20, K20 ou un mélange de ceux-ci, de préférence Oxy2 représente Na20, et - x est strictement supérieur à 60, notamment supérieur ou égal à 65, et inférieur 35 à 99, notamment inférieur à 95, 6 - a est compris entre 1 et 40, de préférence entre 5 et 25, - b est compris entre 0 et 35, de préférence entre 1 et 25, et - c est compris entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5, et - x, a, b, et c sont exprimés en pourcentage molaire et tels que x + a + b + 5 c=100. Le pourcentage molaire est égal à la fraction molaire multipliée par 100, ce qui permet de l'exprimer en %. La fraction molaire d'un composant dans un mélange est égale au rapport de la quantité de matière de ce composant dans le mélange (exprimée en moles), sur le 10 nombre total de quantités de matière des autres composants du mélange (également exprimées en moles). Le complément à 100% en masse du matériau M1 par rapport à la composition de formule 1, c'est-à-dire au plus 10%, tel que 0 à 10%, de préférence 0 à 5% en masse est constitué d'oxydes formateurs de réseau qui abaissent la température de fusion des 15 silicates et facilitent la vitrification du matériau M1 après fusion, lors du fibrage. Il s'agit principalement de Ge02 et B203, deux oxydes formateurs de réseau, dont les teneurs respectives et leur total sont donc inférieurs à 10% massique, de préférence inférieurs à 5 (3/0 massique. Le premier matériau M1 comprend par exemple, en fraction molaire : 20 - 69 (3/0 de Si02, - 4 % de Na20, - 13 % de ZnO, et - 14 % de Ga203 Selon une variante, le premier matériau M1 comprend, en fraction molaire : 25 93 (3/0 de 5i02, 0 (3/0 de Na20, 3 (3/0 de ZnO, et 4 (3/0 de Ga203 Le premier matériau M1 comprend une matrice 25 et un ensemble de 30 particules 30. Par exemple, le premier matériau M1 consiste en une matrice 25 et un ensemble de particules 30. Il est entendu par « matrice » un liant assurant la cohésion entre les différentes particules 30. En particulier, une masse de matière entourant chaque particule 30 est un exemple de matrice. Par exemple, chaque particule 30 est incluse dans la matrice 25 et 35 solidaire de la matrice 25. 7 La matrice 25 est réalisée en un deuxième matériau M2. Le deuxième matériau M2 est différent du premier matériau Ml. Le deuxième matériau M2 est, par exemple, Si02. Selon un mode de réalisation, le premier matériau M1 est une vitrocéramique. 5 Par « vitrocéramique », il est entendu au sens de la présente invention un matériau inorganique constitué d'une matrice vitreuse (phase amorphe) et de cristaux, de préférence de taille nanométrique, avec un taux de cristallisation contrôlable compris entre 2 (3/0 et 70 (3/0, c'est-à-dire que entre 2 (3/0 et 70 (3/0 en volume du matériau est cristallin. De préférence, le taux de cristallisation de la vitrocéramique est compris entre 10 (3/0 et 50 10 `Vo. Les cristaux sont donc englobés dans une matrice de verre. Par « verre », il est entendu au sens de la présente invention un solide inorganique amorphe, présentant le phénomène de transition vitreuse. Un verre est obtenu par refroidissement à partir d'une phase liquide. Par « taille nanométrique », on entend au sens de la présente invention une taille 15 comprise entre 1 nm et 500 nm, de préférence entre Set 150 nm. En particulier, la matrice 25 est amorphe, et chaque particule 30 est réalisée en un matériau cristallin. Chaque particule 30 est donc un cristal de taille nanométrique. Un matériau amorphe est un matériau dans lequel il n'existe pas d'ordre à une grande échelle des atomes. Il est considéré que l'échelle est grande dès que le matériau 20 comporte au moins plus de 50 atomes. Un matériau cristallin est un solide dont les constituants sont assemblés de manière régulière, par opposition à un matériau amorphe. Un monocristal est un exemple de matériau cristallin. Un monocristal ou matériau monocristallin est un matériau solide constitué d'un seul et unique cristal. 25 Un polycristal est un autre exemple de matériau cristallin. Un polycristal est un solide constitué d'un assemblage de monocristaux. Le premier matériau M1 comprend plus de 60 pourcents (`)/0) de 5i02, en fraction molaire. Selon un mode de réalisation, la fraction molaire de 5i02 dans le premier 30 matériau M1 est strictement supérieure à 60 (3/0, notamment supérieure ou égale à 65 `Vo. Par exemple, la fraction molaire de 5i02 dans le premier matériau M1 est supérieure ou égale à 75 `Vo. La fraction molaire de 5i02 dans le premier matériau M1 est, par exemple, comprise entre 75 (3/0 et 99 (3/0, notamment comprise entre 75 (3/0 et 95 `Vo. En particulier, la 8 fraction molaire de Si02 dans le premier matériau M1 est comprise entre 85 (3/0 et 99 (3/0, notamment comprise entre 85% et 95%. Chaque particule 30 est incluse dans la matrice 25. Chaque particule 30 présente une dimension inférieure ou égale à 80 nanomètres 5 (nm). Par définition, une dimension de la particule 30 est la dimension de la particule 30 mesurée entre deux points extrêmes de la particule 30 le long d'une direction passant par le centre de gravité de la particule 30. En particulier, chaque particule 30 présente une dimension maximale inférieure ou égale à 80 nanomètres. La dimension maximale est la plus grande de chaque dimension 10 de la particule 30 selon une direction passant par le centre de gravité de la particule 30. Selon un mode de réalisation, chaque particule 30 présente une dimension inférieure ou égale à 30 nm, et de préférence inférieure ou égale à 10 nm. En particulier, la dimension maximale de chaque particule 30 est inférieure ou égale à 30 nm, et de préférence inférieur ou égale à 10 nm. 15 Chaque particule 30 est réalisée en un troisième matériau M3. Le troisième matériau M3 est distinct du premier matériau M1 et du deuxième matériau M2. Le troisième matériau M3 est, par exemple, un spinelle. Les spinelles considérés ici sont un groupe de minéraux de formule générale (X2+)(Y3+)2(02-)4, où X2+ est un cation 20 divalent et y3+ un cation trivalent. Selon un mode de réalisation, le troisième matériau est ELGa204, où EL désigne un élément choisi parmi Zn, Mg, Nb, W, Ni, Sn, Ti, Bi, Ag, Ca, Mn, ou un mélange de ceux-ci, Selon un mode de réalisation, le troisième matériau M3 est ZnGa204. 25 Selon un autre mode de réalisation, le troisième matériau M3 est conforme à la formule MgdZni_dGa204, dans laquelle d représente la fraction molaire de MgO en substitution par rapport à ZnO dans l'oxyde Oxy1, d étant strictement supérieure à zéro. Selon une variante, le troisième matériau M3 contient du calcium Ca. Par exemple, le troisième matériau M3 est conforme à la formule MgdCaeZn1-d-e Ga204, où d et e sont 30 les fractions molaires respectives de MgO et de CaO dans l'oxyde Oxy1, au moins une fraction molaire parmi d et e étant strictement supérieure à zéro. En d'autres termes, l'oxyde Oxy1 comprend un mélange de CaO, de MgO et de ZnO. Chaque particule 30 est, par exemple, dopée. En d'autres termes, chaque particule 30 comprend un élément dopant. 9 Un élément dopant est un élément présent en faible quantité dans le troisième matériau M3 afin d'apporter ou de modifier certaines propriétés (par exemple des propriétés optiques) du troisième matériau M3. L'élément dopant est, par exemple, un métal de transition. 5 Un métal de transition, ou élément de transition, est un élément chimique dont les atomes ont une sous-couche électronique d incomplète, ou qui peuvent former des cations dont la sous-couche électronique d est incomplète. Le nickel est un exemple de métal de transition. Le chrome est un autre exemple de métal de transition. 10 Il est à noter que d'autres métaux de transition sont susceptibles d'être utilisés, tels que le cobalt, le cuivre, le manganèse, le titane ou le vanadium. Il est à noter que d'autres éléments dopants que les métaux de transition sont envisageables. Par exemple, l'élément dopant est un ion de terre rare. La concentration d'élément dopant dans le premier matériau M1 est, par exemple, 15 inférieure ou égale à 3 %, en fraction molaire. Par exemple, la concentration d'élément dopant dans le premier matériau M1 est inférieure ou égale à 1%. Selon un mode de réalisation, la concentration d'élément dopant dans le premier matériau M1 est inférieure ou égale à 0,5%, par exemple égale à 0,1%. Des modes de réalisation dans lesquels la concentration d'élément dopant dans le 20 premier matériau M1 est inférieure ou égale à 0,05 %, notamment inférieure ou égale à 0,001 (3/0 sont également envisageables, en particulier pour les métaux de transition utilisés en très faible concentration comme dopants. Il est à noter que, dans cette description, la fraction molaire d'un composant est calculée en ne tenant pas compte d'un éventuel élément dopant présent dans le matériau. 25 Par exemple, lorsque le deuxième matériau M2 est 5i02 et que le troisième matériau M3 est ZnGa204, la fraction molaire de 5i02 est égale au rapport, au numérateur, d'une quantité de matière de 5i02 sur, au dénominateur, le nombre total de quantités de matière de 5i02 et de ZnGa204. Le fonctionnement de l'élément optique 10 va maintenant être décrit. 30 Dans une première étape, un premier rayonnement optique est injecté dans l'élément optique 10. Par exemple, le premier rayonnement optique est injecté à une extrémité de l'élément optique 10. Lors d'une deuxième étape, le premier rayonnement optique est guidé par l'élément optique 10 et la gaine 20 de l'extrémité où le rayonnement optique a été injecté 35 jusqu'à l'autre extrémité. 10 Les propriétés optiques de l'élément optique 10 sont susceptibles d'être contrôlées sur une large gamme de longueurs d'ondes si la composition du premier matériau est modifiée. En particulier, les pertes optiques par diffusion varient en fonction du taux de Si02 dans le premier matériau Ml, de même que les bandes d'absorption optique dans le 5 premier matériau Ml. Des éléments optiques 10 dont le premier matériau M1 est dopé sont susceptibles d'émettre un rayonnement optique à une longueur d'onde bien maîtrisée et dépendant du type de dopant. Lorsque les particules 30 présentent de faibles dimensions par rapport à la 10 longueur d'onde du rayonnement optique, par exemple inférieures ou égales à 10 nm, la diffusion des rayonnements optiques dans l'élément optique 10 est réduite. En particulier, pour des particules 30 de dimensions inférieures ou égales à 10 nm, les pertes optiques par diffusion sont limitées pour les rayonnements présentant une longueur d'onde supérieure ou égale à 400 nm. La puissance disponible en sortie de l'élément optique 10 15 est alors supérieure à la puissance disponible en sortie des éléments optiques de l'état de la technique. Des éléments optiques 10 dont le premier matériau M1 présente une teneur élevée en Si02, notamment comprise entre 85 (3/0 et 99 (3/0, présentent, pour un rayonnement optique propagé dans l'élément optique 10, des pertes réduites et sont 20 particulièrement faciles à intégrer à un système optique, par exemple en soudant l'élément optique 10 à une fibre optique en silice. En outre, l'élément optique 10 est facile à fabriquer. L'élément optique 10 a été décrit ci-dessus dans le cas où l'élément optique 10 est un coeur d'une fibre optique. 25 Il est à noter que d'autres applications qu'un coeur de fibre optique 15 sont possibles pour l'élément optique 10. Par exemple, l'élément optique 10 est susceptible d'être utilisé dans un émetteur de rayonnement optique, notamment de rayonnement laser. Dans ce cas, l'élément optique 10 est, en particulier, configuré pour émettre un rayonnement optique en 30 présence d'une excitation. Le terme « laser » est un acronyme de l'expression anglaise « Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation », qui signifie « amplification lumineuse par émission stimulée d'un rayonnement ». 11 En particulier, lorsque l'élément optique 10 comporte un élément dopant, l'élément dopant est propre à émettre le premier rayonnement optique en présence d'une excitation. Un émetteur laser, un amplificateur optique ou un scintillateur sont des exemples 5 d'émetteurs de rayonnement optique. Un émetteur laser est un dispositif configuré pour émettre un rayonnement laser en utilisant l'effet laser. Dans le cas où l'élément optique 10 est intégré dans un émetteur laser, l'élément optique 10 et les différents éléments de l'émetteur laser sont, en outre, configurés pour 10 que le deuxième rayonnement optique se propageant dans l'élément optique 10 soit au moins partiellement réfléchi à chaque extrémité de l'élément optique 10. En particulier, l'élément optique 10 forme ainsi une cavité résonante pour le deuxième rayonnement. Selon un mode de réalisation particulier, l'émetteur de rayonnement optique est une source optique d'un système d'imagerie par tomographie optique cohérente. La 15 tomographie en cohérence optique, ou tomographie optique cohérente (TCO, également connue par l'acronyme « OCT », pour « Optical Coherent Tomography ») est une technique d'imagerie bien établie qui utilise une onde lumineuse pour capturer des images tridimensionnelles d'un matériau qui diffuse la lumière (par exemple un tissu biologique), avec une résolution de l'ordre du micromètre. 20 Les éléments optiques 10 réalisés en un premier matériau M1 présentant un dopage au nickel présentent des émissions optiques plus larges que les éléments optiques de l'état de la technique. Cela est par exemple visible sur la figure 2 qui présente un spectre d'émission 35 d'un élément optique 10 jouant le rôle de coeur d'une fibre optique 15, c'est-à-dire la 25 puissance P du rayonnement émis en fonction de la longueur d'onde À du rayonnement émis. La puissance P est exprimée en microwatts (pW) et la longueur d'onde À en nm. La largeur à mi-hauteur du spectre d'émission 35 est notamment égale à 272 nm pour une émission centrée autour d'une longueur d'onde À de 1300 nm. Une largeur à mi-hauteur (en anglais « full width at half maximum », désigné sous 30 l'acronyme courant FWHM), est une expression de l'amplitude d'une fonction, cette fonction faisant varier une variable dépendante en fonction d'une variable indépendante. La largeur à mi-hauteur est, par exemple, définie par le Federal Standard 10370 comme étant égale à la différence entre les deux valeurs extrêmes de la variable indépendante pour lesquelles la variable dépendante est égale à la moitié de la valeur 35 maximale de la variable dépendante. En d'autres termes, la largeur à mi-hauteur est la 12 largeur spectrale de la portion de la courbe pour laquelle la fonction présente une amplitude supérieure ou égale à la moitié de l'amplitude maximale. Dans le cas d'un spectre d'émission, la variable dépendante est la puissance P et la variable indépendante est la longueur d'onde À du rayonnement émis. 5 En pratique, une largeur à mi-hauteur est fréquemment estimée à partir d'une approximation gaussienne de la fonction. Une approximation gaussienne consiste à estimer une fonction gaussienne s'approchant de l'ensemble de valeurs décrit, par exemple par un ajustement de la fonction gaussienne. Dans ce cas, la largeur à mi-hauteur est proche du produit de l'écart- 10 type de la fonction gaussienne estimée et de 2,355. Lorsque le troisième matériau M3 est MgdZni_dGa204, la largeur spectrale de l'émission est particulièrement importante, notamment lorsque le troisième matériau M3 présente un dopage tel qu'un dopage au nickel. De manière générale, l'émetteur de rayonnement optique comprenant l'élément 15 optique 10 est souvent une source de lumière large bande, c'est-à-dire une source propre à émettre un rayonnement optique présentant une largeur à mi-hauteur supérieure ou égale à 100 nm. Des sources de lumière large bande sont notamment utilisées pour caractériser des composants et des systèmes optiques, ou pour réaliser des expériences de 20 spectroscopie optique. En particulier, de telles sources de lumières sont particulièrement adaptées pour jouer le rôle de source optique d'un système d'imagerie par tomographie optique cohérente. Un amplificateur optique est configuré pour amplifier le premier rayonnement. Dans le cas où l'élément optique 10 est intégré dans un amplificateur optique, 25 l'élément dopant est, par exemple, configuré pour, lorsque le premier rayonnement est injecté dans l'élément optique 10, l'élément dopant émet un rayonnement optique identique au premier rayonnement, par exemple par effet laser. Un scintillateur est un dispositif qui émet de la lumière à la suite de l'absorption d'un rayonnement ionisant tel qu'un photon ou une particule chargée. 30 L'élément optique 10 est également susceptible d'être intégré à un dosimètre de rayons X ou à un thermomètre optique. Dans un dosimètre, les éléments dopants émettent de la lumière lorsqu'ils sont excités par un rayonnement à détecter tel qu'un rayonnement X. Un rayonnement X est un rayonnement comprenant au moins une onde électromagnétique dont la longueur 35 d'onde est comprise entre 10 picomètres et 10 nm. 13 Dans un thermomètre, la température est estimée à partir de mesures du temps de vie d'excitation des éléments dopants ainsi que leur longueur d'onde d'émission. Un dosimètre est un instrument de mesure destiné à mesurer la dose radioactive ou l'équivalent de dose reçus par une personne exposée à un rayonnement ionisant, 5 notamment un rayon X. Un thermomètre optique est un dispositif configuré pour mesurer une température d'un objet à partir d'une mesure d'un rayonnement optique émis par l'objet, notamment un rayonnement infrarouge. Par ailleurs, l'élément optique 10 a été décrit ci-dessus comme étant un élément 10 réalisé intégralement dans le premier matériau M1 et formant une partie d'un dispositif, le dispositif étant par exemple une fibre optique, un émetteur de lumière, un dosimètre, un thermomètre, ou encore un dispositif comprenant une fibre optique. Il est à noter que, par abus de langage, il est possible de considérer que l'élément optique 10 est le dispositif comprenant l'élément réalisé en le premier matériau Ml. Dans 15 ce cas, l'élément optique 10 est, par exemple, réalisé partiellement en le premier matériau M1 et partiellement en un autre matériau. En particulier, il est possible de considérer que l'élément optique 10 est une fibre optique comprenant un coeur réalisé en le premier matériau M1 et une gaine 20. Selon cette approche, une cavité optique comprenant deux miroirs et un bloc 20 interposé entre les deux miroirs, le bloc étant réalisé en le premier matériau Ml, est un autre exemple d'élément optique 10. Un exemple de procédé de fabrication de l'élément optique 10 va maintenant être décrit en référence à la figure 3. Un ordinogramme de l'exemple de procédé de fabrication est représenté sur la 25 figure 3. Le procédé de fabrication comprend une étape 100 de fourniture, une étape 110 d'insertion, une étape 120 de chauffage et d'étirage et une étape 130 de recuit thermique. Lors de l'étape de fourniture 100, un matériau précurseur MP est fourni. Le matériau précurseur MP comprend une poudre. Par exemple, le matériau 30 précurseur MP consiste en ladite poudre. Cette poudre a une composition analogue à celle du matériau Ml, avec néanmoins une valeur de x pour la silice pouvant être plus faible (supérieure ou égale à 50 (3/0) que celle du matériau Ml. Le matériau précurseur comprend donc les mêmes oxydes que ceux cités pour la 35 composition de Ml, avec une teneur en silice qui peut être un peu plus faible, les 14 pourcentages molaires des autres oxydes (a, b et c) étant compris dans les mêmes plages que le matériau Ml. En d'autres termes, le matériau précurseur MP est conforme à la formule 1 ci-dessus, x étant notamment compris entre 50 et 80. 5 De la même manière, Ge02 et B203, les additifs rajoutés à la composition de formule 1, sont également inclus dans le matériau précurseur, avec des concentrations respectives et une concentration totale inférieures à 10% massique, de préférence inférieures à 5 (3/0 massique. La poudre comprend notamment les quatre oxydes majeurs du matériau M1 : 10 Si02, Na20, ZnO et Ga203. Une fraction molaire de Si02 dans le matériau précurseur MP est comprise entre 50% et 80%. En particulier, la fraction molaire de Si02 dans le matériau précurseur MP est comprise entre 65% et 75%. Par exemple, selon un mode de réalisation, le matériau précurseur MP comporte, 15 voire consiste en, en fraction molaire : 50 (3/0 à 80 (3/0 de Si02, 2 % à 7 % de Na20, 5 (3/0 à 25 (3/0 de ZnO, et 5 (3/0 à 25 (3/0 de Ga203 20 Selon un mode de réalisation particulier, le matériau précurseur MP comporte, voire consiste en, en fraction molaire : 65 % de 5i02, 5 (3/0 de Na20, 13 (3/0 de ZnO, et 25 17 % de Ga203. Selon un mode de réalisation, le matériau précurseur MP est dopé. En d'autres termes, le matériau précurseur MP comprend, en plus de 5i02, de Na20, de ZnO et de Ga203 (ses oxydes majeurs), un élément dopant. L'élément dopant est, par exemple, un élément dopant tel que précédemment 30 décrit. Il est à noter que, comme déjà précisé, la fraction molaire des différents constituants dans les matériaux décrits dans la présente demande sont calculés en l'absence de dopants. 15 Les fractions molaires de Si02, de Na20, de ZnO et de Ga203 dans la poudre sont donc calculées en considérant, au dénominateur, la quantité de matière totale de Si02, de Na20, de ZnO et de Ga203. Ainsi, lorsque le matériau précurseur MP consiste, en fraction molaire, en : 5 50 (3/0 à 80% de Si02, 2% à 7 (3/0 de Na20, 5% à 25 (3/0 de ZnO, et 5 à 25 (3/0 de Ga203, il n'est pas exclu que le matériau précurseur MP soit dopé. 10 La fraction molaire d'élément dopant dans la poudre est, elle, calculée en considérant, au numérateur, la quantité de matière d'élément dopant et, au dénominateur, la quantité de matière totale de Si02, de Na20, de ZnO, de Ga203 et de l'élément dopant. La fraction molaire de l'élément dopant dans le matériau précurseur MP est, par exemple, comprise entre 0,001% et 3 %. 15 Au cours de l'étape d'insertion 110, la poudre est insérée dans un tube s'étendant selon une direction principale X. Un tube présentant une symétrie cylindrique dans un plan perpendiculaire à la direction principale X est un exemple de tube. Le tube est réalisé en Si02. 20 Le tube et la poudre qui est contenue dans le tube forment une préforme. Lors de l'étape de chauffage 120, la préforme est chauffée à une première température Il. La première température T1 est supérieure ou égale à 1700 degrés Celsius (°C). Lors de l'étape de chauffage et d'étirage 120, le premier matériau M1 est obtenu à 25 partir de la fusion des différents composants du matériau précurseur MP. Par exemple, une diffusion chimique des constituants du tube et de la poudre a lieu. En particulier, la fraction molaire de Si02 du premier matériau M1 est supérieure ou égale à la fraction molaire de Si02 du matériau précurseur MP. En particulier, lorsque l'élément optique 10 est un coeur d'une fibre optique 15, la 30 préforme est étirée selon la direction principale X pour former la fibre optique 15 lors de l'étape de chauffage 120. Le tube forme alors la gaine 20 de la fibre optique 15. A l'issue de l'étape de chauffage et d'étirage 120, l'élément optique 10 est ensuite placé dans un four de recuit. Lors du transfert de l'élément optique 10 d'un four à l'autre, 16 l'élément optique 10 est refroidi. En particulier, l'élément optique 10 est trempé par contact avec l'air. Il est à noter que des exemples de procédé de fabrication dans lesquels l'étape de chauffage 120 et l'étape de recuit 130 sont mises en oeuvre sans déplacement ou avec un 5 déplacement très faible de l'élément optique 10 sont susceptibles d'être utilisés, notamment si les fours de chauffage et de recuit sont confondus ou très proches l'un de l'autre. Les étapes 100 à 120 forment un procédé de type « powder-in-tube ». Lors de l'étape de recuit 130, l'élément optique 10 est chauffé à une deuxième 10 température 12 pendant une durée temporelle 3,T prédéfinie. En pratique, la gaine 20 est également chauffée à la même deuxième température 12 que l'élément optique 10 et pendant la même durée temporelle T. Selon un mode de réalisation, la durée temporelle AT est supérieure ou égale à 1 seconde, notamment supérieure ou égale à 1 minute. 15 Selon un mode de réalisation, la durée temporelle AT est supérieure ou égale à 1 heure (h). Par exemple, la durée temporelle AT est supérieure ou égale à 10 h. La deuxième température 12 est, par exemple, comprise entre 700°C et 1200°C. Une température de cristallisation est définie pour le troisième matériau M3. La deuxième température 12 est supérieure ou égale à la température de 20 cristallisation. Toutefois, en pratique, l'écart entre la deuxième température 12 et la température de cristallisation est maîtrisé. Par exemple, une différence entre la deuxième température 12 et la température de cristallisation est inférieure ou égale à 200°C. 25 En particulier, la différence entre la deuxième température 12 et la température de cristallisation est inférieure ou égale à 100°C. Sdon un mode de mise en oeuvre, la différence entre la deuxième température et la température de cristallisation est inférieure ou égale à 75°C. La deuxième température 12 est, par exemple, comprise entre 750°C et 800°C. 30 Selon un mode de mise en oeuvre, la deuxième température 12 est comprise entre 770 °C et 780°C, par exemple égale à 775°C. En particulier, la deuxième température 12 est comprise entre 750°C et 850°C lorsque la durée temporelle AT est supérieure ou égale à 5 h. Il est à noter que d'autres deuxièmes températures sont susceptibles d'être 35 envisagées. 17 Après l'étape de recuit 130, l'élément optique 10 est ensuite intégré à un système optique. Par exemple, lorsque l'élément optique 10 est un coeur d'une fibre optique 15, la fibre optique 15 est soudée à une autre fibre optique. Le procédé de fabrication permet d'obtenir un premier matériau M1 présentant une 5 teneur en Si02 supérieure aux procédés de fabrication de l'état de la technique, notamment supérieure ou égale à 65 %. Le procédé de fabrication permet, en outre, de modifier aisément les caractéristiques de l'élément optique 10 obtenu. En particulier, le nombre et les dimensions des particules 30 sont susceptibles de varier en fonction des paramètres de 10 l'étape de recuit 130. Une étape de recuit 130 à une deuxième température comprise entre 750°C et 800°C pendant une durée supérieure ou égale à 5 h permet d'obtenir des particules 30 de petite dimension et donc de faibles pertes par diffusion optique. La fabrication de l'élément optique 10 débouche sur une incorporation de l'élément 15 dopant dans les particules 30. Le taux d'élément dopant dans les particules 30 est donc susceptible d'être très supérieur au taux d'élément dopant dans les fibres optiques réalisées en Si02. De manière générale, le premier matériau M1 est susceptible de présente une fraction molaire de dopants supérieure aux fibres optiques réalisées en Si02. 20 Un élément optique 10 réalisé à partir d'un matériau précurseur MP consistant, en fraction molaire, en : 50 (3/0 à 80% de Si02, 2% à 7 (3/0 de Na20, 5% à 25 (3/0 de ZnO, et 25 5 à 25 % de Ga203 présente des pertes optiques faibles. Parmi ces éléments optiques 10, un élément optique 10 dont le matériau précurseur MP comporte, en fraction molaire : 65% de Si02, 30 5 (3/0 de Na20, 13 (3/0 de ZnO, et 17 % de Ga203 présente des pertes optiques particulièrement faibles. Dans certaines applications, il est envisageable que l'élément optique 10 soit 35 fabriqué par le procédé de fabrication détaillé ci-dessus, la gaine 20 étant retirée entre 18 l'étape de chauffage 120 et l'étape de recuit 130, ou postérieurement à l'étape de recuit 130. Il est également envisageable qu'une gaine 20 soit ajoutée à l'élément optique 10 postérieurement à l'étape de recuit 130, par exemple lorsque la gaine 20 est une gaine en 5 un matériau polymère. Il est à noter que d'autres compositions du matériau précurseur MP sont susceptibles d'être envisagées. L'étape de recuit 130 ci-dessus a été décrite en détails dans le cas d'un recuit à basse température pendant plusieurs heures. Cependant, des recuits à une deuxième 10 température 12 plus élevée, notamment comprise entre 975°C et 1025°C, pendant une durée temporelle AT inférieure ou égale à 10 minutes, notamment inférieure ou égale à 5 minutes, sont également envisageables. De tels recuits à température élevée pendant une durée temporelle réduite permettent également d'obtenir des particules P de petites dimensions et donc des pertes 15 par diffusion plus réduites. Les effets du recuit sont montrés dans le cas où l'élément optique 10 est un coeur de fibre optique par quatre spectres 150, 155, 160 et 165 sur la figure 4. En particulier, le premier matériau M1 de chacun des éléments optiques 10 correspondant aux quatre spectres 150 à 165 présente un dopage au chrome Cr3±. Le 20 taux de chrome dans le premier matériau M1 est notamment égal à 0,1%. Le spectre 150 correspond à un élément optique 10 qui n'a pas subi d'étape de recuit 130, le spectre 155 correspond à un élément optique 10 recuit pendant 30 minutes à 900 °C, le spectre 160 correspond à un élément optique 10 recuit pendant 40 minutes à 850 °C et le spectre 165 correspond à un élément optique 10 recuit pendant 40 minutes à 25 800 °C. Les effets du recuit sont montrés dans le cas où l'élément optique 10 est un coeur de fibre optique par cinq spectres 170, 175, 180, 185 et 190 sur la figure 5. En particulier, le premier matériau de chacun de ces éléments optiques 10 correspondant aux cinq spectres 170 à 190 présente un dopage au nickel Ni2±. Le taux de 30 nickel dans le premier matériau M1 est notamment égal à 0,5%. Le spectre 170 correspond à un élément optique 10 recuit 130 pendant 10 minutes à 1000 °C, le spectre 175 correspond à un élément cptique 10 recuit pendant 25 minutes à 900 °C, le spectre 180 correspond à un élément optique 10 recuit pendant 4 heures à 850 °C, le spectre 185 correspond à un élément optque 10 recuit pendant 6 heures à 19 820 °C, REVENDICATIONS1.- Elément optique (10) réalisé en un matériau, le matériau étant une matrice (25) et un ensemble de particules (30) incluses dans la matrice (25), le matériau présentant une fraction molaire de SiO2 supérieure ou égale à 65 pourcents, de préférence comprise entre 85 pourcents et 95 pourcents, chaque particule (30) présentant une dimension inférieure ou égale à 80 nanomètres, de préférence inférieure ou égale à 10 nanomètres. 2.- Elément optique selon la revendication 1, dans lequel l'une au moins des propriétés suivantes est vérifiée : - le matériau comprend au moins 90%, en masse, par rapport à la masse totale du matériau, une composition conforme à la formule suivante : (5i02),(Ga203)a(0)cy1)b(Oxy2)c où : o Oxy1 représente un oxyde choisi parmi ZnO, MgO, Nb02.5, W03, NiO, SnO, Ti02, B101.5, AgO, CaO, MnO, ou un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi ZnO, MgO, AgO, Bi01.5 ou un mélange de ceux-ci, o Oxy2 représente un oxyde choisi parmi Na2O, K20 ou un mélange de ceux-ci, de préférence Oxy2 représente Na20, o x est strictement supérieur à 60, notamment supérieur ou égal à 65, et inférieur à 99, notamment inférieur à 95, o a est compris entre 1 et 40, de préférence entre 5 et 25, o b est compris entre 0 et 35, de préférence entre 1 et 25, o c est compris entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5, et o x, a, b, et c sont tels que x+a+b+c= 100. - chaque particule (30) est réalisée en ELGa204, où EL désigne un élément choisi parmi Zn, Mg, Nb, W, Ni, Sn, Ti, Bi, Ag, Ca, Mn, ou un mélange de ceux-ci, - chaque particule (30) comprend, en outre, un élément dopant, - l'élément dopant est un métal de transition, notamment le nickel, ou une terre rare et - la matrice (25) est réalisée en Si02. 3.- Elément optique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau est obtenu à partir d'un précurseur comprenant une poudre comprenant du Si02, du Na20, du 2 ZnO et du Ga203, la fraction molaire de Si02 dans le précurseur étant comprise entre 50 pourcents et 80 pourcents, notamment comprise entre 65 pourcents et 75 pourcents. 4.- Elément optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le matériau est obtenu à partir d'un précurseur comprenant une poudre conforme à la formule suivante : (Si02).(Ga203),(Oxy1)b(Oxy2), où : o Oxy1 représente un oxyde choisi parmi ZnO, MgO, Nb02.5, W03, NiO, SnO, Ti02, Bi01.5, AgO, CaO, MnO, ou un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi ZnO, MgO, AgO, Bi01.5 ou un mélange de ceux-ci, o Oxy2 représente un oxyde choisi parmi Na20, K20 ou un mélange de ceux-ci, de préférence Oxy2 représente Na20, o x est strictement supérieur à 50 et inférieur à 80, o a est compris entre 1 et 40, de préférence entre 5 et 25, o b est compris entre 0 et 35, de préférence entre 1 et 25, o c est compris entre 0 et 7, de préférence entre 0 et 5, et o x, a, b, et c sont tels que x+a+b+c= 100. 5.- Elément optique selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le précurseur comprend, en plus de la poudre, un élément dopant, au moins une des caractéristiques suivantes étant, de préférence, vérifiée : - une fraction molaire de l'élément dopant dans le précurseur est comprise entre 0,001 pourcent et 3 pourcents, et - l'élément dopant est un métal de transition, notamment le nickel, ou une terre rare. 6.- Elément optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau est une vitrocéramique. 7.- Elément optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'une au moins des propriétés suivantes est vérifiée : - l'élément optique (10) est un coeur pour une fibre optique (15), et - l'élément optique (10) est configuré pour émettre un rayonnement optique, notamment un rayonnement optique large bande. 3 8.- Elément optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément optique (10) est une fibre optique (15) comprenant un coeur réalisé en le matériau et une gaine (20) en Si02 entourant le coeur. 9.- Procédé de fabrication d'un élément optique (10) selon l'une des revendications 1 à 8 comprenant des étapes de : - fourniture (100) d'un précurseur, le précurseur comprenant une poudre comprenant du Si02, du Na20, du ZnO et du Ga203, la fraction molaire de Si02 étant comprise entre 50 pourcents et 80 pourcents, notamment comprise entre 65 pourcents et 75 pourcents, - insertion (110) de la poudre dans un tube de silice s'étendant selon une direction principale (X) pour former une préforme, - chauffage et étirage (120) de la préforme à une température supérieure ou égale à 1700 degrés Celsius pour former l'élément optique (10), et - recuit (130) de l'élément optique (10). 10.- Procédé de fabrication d'un élément optique (10) selon la revendication 9, dans lequel l'étape de recuit (130) comprend le recuit de l'élément optique (10) à une température comprise entre 700 degrés Celsius et 1200 degrés Celsius pendant une durée temporelle comprise entre 1 seconde et 10 heures. 11.- Procédé de fabrication d'un élément optique (10) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l'élément optique (10) est une fibre optique (15), l'étape de chauffage (120) comprenant l'étirage de la préforme selon la direction principale (X) pour former une fibre optique (15) comprenant un coeur (10) et une gaine (20) en Si02 entourant le coeur (10).