Élongation, rupture, dissolution, croissance : la vie mouvementée des nanoparticules lors de l'étirage d'une fibre optique

Les lasers et amplificateurs a fibres optiques a base de silice dopee d'ions de terres rares (TR) sont developpes pour de nombreuses applications. Toutefois, la silice impose des limites a l'amelioration des performances spectroscopiques de nouveaux dispositifs. Pour s'en affranchir, il est propose d'inserer les ions de TR dans des nanoparticules dont la composition permettrait une ingenierie des proprietes spectroscopiques [1]. De telles fibres sont obtenues par etirage a chaud d'une preforme contenant les nanoparticules. Cette communication concerne les modifications morphologiques et thermodynamiques subies par les nanoparticules au cours de l'etirage. Nous discuterons d'une part des effets de dissolution et croissance des nanoparticules induits par les hautes temperatures (2000 °C). D'autre part, l'imagerie multi-echelles par tomographie FIB/MEB (figure 1) et nanotomographie X montre que les nanoparticules s'allongent voire tendent a se rompre en plus petites particules [2]. De telles modifications s'expliquent dans le cadre des instabilites Rayleigh-Plateau par la competition entre les forces visqueuses et la tension de surface. La mise a profit de ces phenomenes (elongation/rupture) pourrait permettre de controler la forme et la taille des particules afin d'ameliorer les proprietes optiques des fibres. Une telle observation ouvre la voie a un nouveau procede de fabrication top-down de nanoparticules dans les fibres. Figure 1 : Reconstruction 3D des particules dans le coeur d'une fibre optique. L'axe d'etirage est vertical. La largeur du volume reconstruit par FIB/MEB est de 5 µm.