Fibres optiques en verre de borophosphate de niobium pour des applications en optique non linéaire

The main objectives of this thesis were to develop niobium-rich borophosphate optical glass fibers with improved optical quality and to take advantage of their high nonlinearity for their potential use as waveguide devices in the near infrared. The work presented in this thesis deals with theoretical and practical aspects of glass science. It is based on the niobium-rich borophosphate glass matrix : (100-x) [(0,95 NaPO3 + 0,05 Na2B4O7)] - x Nb2O5 ; where x is the Nb2O5 content (mol%) in the glass. First, a detailed study of the thermal/rheological properties and the drawing of the preforms has been performed. Thanks to this study, a correlation between the composition and the drawing ability of the glasses could be demonstrated. Then the relationship between the glass synthesis method and the optical losses has been studied. We have shown that a new approach eliminating the casting step allows to obtain fibers with significantly lower losses. In a second step, one is interested in exploiting the high nonlinearity of these glasses. We have demonstrated the feasibility of thermal poling treatment on fibers with rectangular cross sections for second harmonic generation. On the other hand, the effects of intense laser pulses propagation in fibers of rectangular core/cladding architectures were investigated, leading to show the ability of these glasses to generate supercontinuum sources up to 2.5 µm.Les principaux objectifs de cette thèse étaient de développer des fibres optiques de borophosphate riche en niobium avec une qualité optique améliorée ainsi que de tirer profit de leur haute non linéarité pour des applications comme dispositifs de guides d'ondes dans le proche infrarouge. Les travaux exposés dans cette thèse traitent d’aspects théoriques et pratiques en science des verres. Ils s’articulent autour du système vitreux borophosphate riche en niobium : (100-x) [(0,95 NaPO3 + 0,05 Na2B4O7)] - x Nb2O5 ; avec x le taux (mol %) de Nb2O5 dans le verre. Dans un premier temps, une étude détaillée portant sur les propriétés thermiques, rhéologiques et sur l’étirage des préformes a été réalisée. Grâce à cette étude une corrélation entre la composition et la capacité de fibrage des verres a pu être mise en évidence. La relation entre la méthode de synthèse du verre et les pertes optiques a ensuite été étudiée. Nous avons montré qu’une approche ne nécessitant pas la coulée du verre permet l’obtention de fibres avec des pertes significativement plus faibles. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la haute non linéarité de ces verres. Nous avons démontré la faisabilité du traitement de polarisation thermique (poling) sur des fibres de sections rectangulaires pour la génération de seconde harmonique. D’autre part, les effets de propagation des impulsions laser intenses dans des fibres d’architectures cœur/gaine rectangulaire ont été explorés, montrant à terme la capacité de ces verres à générer des sources supercontinuum allant jusqu’a 2.5 µm