Sujet de stage : Étude systématique des mécanismes à l’origine de la réponse des fibres optiques tolérantes aux radiations produites par la technique MCVD

Exail propose à son catalogue des fibres optiques sensibles ou au contraire très résistantes (durcies) aux radiations pour des applications de communications ou de capteurs dans les domaines du nucléaire, de la fusion, du spatial ou de la physique des hautes énergies. Cette large diversité de catalogue est le fruit d’une étroite collaboration avec le laboratoire Hubert Curien de l’université Jean Monnet de Saint-Etienne. Cette collaboration s’étant traduite par la création d’un laboratoire commun, le Labh6, accueilli dans les locaux du laboratoire Hubert Curien. Parmi les fibres présentes dans le catalogue d’Exail, certaines d’entre elles ont été optimisées lors de leur fabrication afin de pouvoir résister à des environnements radiatifs extrêmement sévères et associés à des très forts niveaux de radiations qui peuvent dépasser 106 Gy (5 Gy étant la dose léthale pour un humain). Ces fibres optiques sont alors dites durcies (radiation hardened optical fibers).

Les fibres durcies aux radiations sont essentiellement des fibres optiques à coeur de silice pure ou légèrement fluorée dont le comportement sous radiations devient alors dicté par de très nombreux paramètres de fabrication qui définissent les propriétés des verres de silice constituant son coeur et sa gaine optique. Ce stage a pour but de mieux comprendre l’influence de ces différents facteurs afin d’améliorer les procédés de fabrication de ces fibres et d’augmenter encore leur tolérance face au principal effet des radiations, la dégradation de la transmission de la fibre optique via le phénomène dit d’atténuation induite par irradiation (radiation induced attenuation, RIA). Cette dégradation s’explique par la génération par ionisation de défauts ponctuels dans le verre, amenant à la génération de bandes d’absorption dans la fenêtre de transmission de la silice (de l’ultraviolet jusqu’à l’infrarouge) et responsables de la RIA.

Ce stage prendra place au sein du laboratoire de recherche commun LabH6, collaboration entre la division photonique d’Exail et le laboratoire Hubert Curien de l’université de Saint-Etienne.
Ce stage a pour but d’évaluer l’influence de différents paramètres intrinsèques à la fibre (composition, revêtement, paramètres de fibrage …) sur la génération des défauts optique responsables de l’atténuation induite sous irradiation en bande O ou C dans les fibres durcies fabriquées par la technique MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition).

Activités envisagées :

• Bibliographie sur les paramètres de fabrication des fibres optiques et sur l’impact sur l’effet des radiations
• Prise en main de différentes techniques de caractérisation en ligne de la tenue des fibres optiques sous radiation (mesure spectrale, mesure monochromatique)
• Prise en main de différentes techniques de caractérisation des fibres optiques avant et après irradiation (cut-back, spectroscopie Raman, cathodoluminescence)
• Calcul de la répartition du champ optique par la méthode des éléments finis
• Analyse des résultats expérimentaux et proposition d’axe d’amélioration de la tenue aux radiations des fibres.

Lieu : Laboratoire Hubert Curien, UMR CNRS 5516, à Saint-Etienne jusqu’à fin juillet (fermeture estivale du laboratoire)
Dates : Fév. ou Mars – Juillet ou Août 2025 (6 mois)

• Fin d’étude d’École d’Ingénieur ou Master 2 en photonique, optique, opto-électronique, physique de la matière condensée
• Connaissances de base en optique guidée
• Appétence pour le travail expérimental
• Maîtrise des outils d’analyse de données numériques (Matlab et/ou Python)