Article paru en mai 2003Le "Sol-Gel", une chimie douce pour les lasers de forte puissance
Antireflet > Fort de sa maîtrise des dépôts de couches minces sol-gel, le CEA/Le Ripault a mis au point un équipement capable de traiter la section des fibres optiques de plusieurs dizaines de mètres de longueur (diamètre de l'ordre du millimètre), destinées à un laser de puissance. Une technique qui pourrait s'appliquer aux télécommunications, au transport de la lumière et à Internet.
"Dans le cadre du projet SILVA*, nous avons réalisé une première", s'enthousiasme Philippe Prené, du CEA/Le Ripault. Pour optimiser le système SILVA, il est en effet capital de limiter la perte de transmission (7 %) qui se produit aux connexions de fibres optiques, chargées du transport de l'énergie des lasers vers la chambre d'ionisation de l'uranium 235. Le dépôt d'un revêtement antireflet aux extrémités de ces fibres optiques permet de réduire considérablement cette perte d'énergie.
Le laboratoire a depuis longtemps la maîtrise de ce type de revêtement obtenu par procédé "Sol-Gel", chimie douce réalisée à température ambiante, mais ne l'a jamais appliqué sur une si petite surface.
"Pour traiter les 68 fibres optiques du projet SILVA, explique Laurence Beaurain, nous avons conçu notre première station capable de traiter plusieurs sections de fibres optiques simultanément."
Cet équipement permet de conditionner six sections de fibres optiques sur un module commun, de préparer leur surface par un nettoyage aux ultrasons, et de les traiter par trempage-retrait (dip-coating) à vitesse constante, en une seule opération.
"Après cette étape, la monocouche ainsi réalisée est durcie aux vapeurs d'ammoniac (brevet CEA) pour obtenir une meilleure résistance mécanique, tout en conservant la possibilité de l'effacer chimiquement, souligne Philippe Prené. Cet atout permet, si nécessaire, de traiter à nouveau l'extrémité d'une fibre optique, sans endommager, ni repolir sa surface."
Au final, les chercheurs du laboratoire Sol-Gel ont ainsi adapté leur technique de dépôt de revêtement antireflet, habituellement dédié aux grandes surfaces optiques (jusqu'à 2 x 0,7 m2) du projet MégaJoule. Celle-ci permet le traitement simultané de six sections de fibres optiques de diamètre 1 mm, assurant une perte optique inférieure à 1,5 % par face et endurant un flux laser de 150 MW.cm-2.
"Nous avons ainsi prouvé que la technologie sol-gel pouvait s'adapter à de nombreuses problématiques d'application de couches minces", conclut Philippe Prené.
Le laboratoire exploite d'ailleurs cette technique dans bien d'autres domaines : optique et lunetterie pour les traitements antireflets, automobile avec des revêtements hydrophobes, multimédia avec la conception des écrans antireflet et anti-statiques, microélectronique de puissance dans le cadre de la miniaturisation des composants, nouvelles technologies pour l'énergie avec des matériaux hybrides organiques/inorganiques pour les piles à combustible ou le photovoltaïque... Bref : les perspectives d'applications du procédé Sol-Gel sont quasi infinies !
* En balayant une vapeur d'uranium par le faisceau d'un laser de forte puissance, de longueur d'onde judicieusement choisie, il est possible d'enrichir l'uranium naturel. Les atomes d'uranium 235 sont en effet les seuls à perdre un électron, ce qui les sépare des atomes d'uranium 238. C'est le principe du projet SILVA (Séparation Isotopique par Laser de Vapeur Atomique d'uranium), en cours de développement au CEA.