N M. LANCRY, P. NIAY, M. DOUAY; Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules; UMR CNRS 8523, Université des Sciences et Techniques de Lille,

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1 n M. LANCRY, P. NIAY, M. DOUAY; Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules; UMR CNRS 8523, Université des Sciences et Techniques de Lille, Bâtiment P5,59655 Villeneuve d ’Ascq, France n B. POUMELLEC; LPCES, Bâtiment 414, Orsay, France Cinétique de formation des réseaux de Bragg dans les fibres de télécommunication standard hypersensibilisées 23èmes JOURNEES NATIONALES D'OPTIQUE GUIDEE

2 n Introduction F La méthode d’hypersensibilisation F Le modèle proposé n Objectif de l’étude et méthodologie n Résultats n Conclusions Plan de l’exposé

3 L’hypersensibilisation UV ? étape 1 Chargement en H 2 (140 atm, 20°C) étape 3 Dégazage de H 2 (3j à 110°C) étape 2 Insolation uniforme ( p =157 – 300 nm) Verrouillage de la photosensibilité Inscription de réseaux de Bragg stable;  n mod =10 -3 (Canning 1995 phospho-silicate; Kohnke 1999 germano-silicate)

4 Schéma réactionnel à deux étapes ( Äslund et al., Opt. Lett. 24, 1999) B ?, C ? n Etape 1Insolation d’un verre hydrogéné (N pre ): A k 1 B k’ 2 C; k 1 >>k’ 2 H2H2 Conditions initiales : [A (N i = 0] = A 0 [B (N i = 0] = 0 [C (N i = 0] = 0 n Etape 2Inscription d’un réseau de Bragg B k 2 C Conditions initiales : [B (N i = 0) ] = B 0 (N pre ) [C (N i = 0) ] = C 0 (N pre )

5 Que laisse prévoir le modèle deux réactions successives ? Insolation d’une fibre hydrogénée n Insolation avec franges n Insolation uniforme Hypothèse supplémentaire : contribution des espèces B à l’indice est << C « forme en S » des cinétiques de croissance des réseaux de Bragg l La concentration des espèces B passe par un maximum en fonction de N pré Observation effectuée sur les espèces GeH 2 par spectroscopie FTIR B = GeH 2 ?

6 Que laisse prévoir le modèle deux réactions successives ? Insolation d’une fibre hypersensibilisée l Gain en photosensibilité apporté par l’hypersensibilisation passe aussi par un maximum en fonction de N pré Résultat validé par inscription de RB p = 193nm, 244nm, 248nm Cinétiques de croissance de  n = f(N i ) Pente à l’origine Valeur « à saturation » indépendant de F i

7 Objectif de l’étude Etudier l’influence de la densité d’énergie par impulsion sur les cinétiques de croissance de  n mod ( p = 248nm ou 193nm): Aspect des courbes  n mod = f(N i ),  n moy = f(N i ) Pente moyenne à l’origine Valeur de  n à « saturation » Méthodologie Confronter les observations expérimentales aux conclusions du modèle à deux réactions successives

8 n Les cinétiques sont plus rapides lorsque F i augmente Similarité des courbes de croissance de  n mod et  n moy :  n =  n 0 (1- exp (-N i /  )) n Similarité des courbes de croissance: p = 193 nm, 248 nm Inscription des réseaux: L = 1 mm ou 4 mm, paramètre = F i

9 Pente moyenne à l’origine croît quadratiquement avec F i ( p = 248 nm) Pas de données exploitables (  n mod < 10 -4 ): p = 193 nm Définition: pente moyenne à l’origine = 1/N i pour  n = 5 10 -5 Evolution de la pente moyenne à l’origine en fonction de F i k 2 (z) =  2.I²(z) Modèle

10  n (N i = 30000) croît linéairement en fonction de F i (dans la gamme de densité d’énergie étudiée). n Similarité du comportement: p = 193 nm, 248 nm n Désaccord avec les prévisions du modèle à 2 réactions successives Evolution de la variation d’indice « à saturation » (  n (N i = 30000) ) en fonction de F i

11 n Réaction B C est réversible k 2 (z) =  2 I²(z) et k -2 (z) =  -2 I(z) Pente à l’origineValeur « à saturation » Fonction quadratique de F i Tant que <<1, Conclusions tirées de ce modèle en accord avec nos expériences menées dans les fibres hypersensibilisées. Modèle modifié: BC  -2.I(z)  2.I²(z) Fonction linéaire de F i

12 Utilisation du modèle Développement en série de Fourier de  n (N i, z) : extraction des quantités  n mod (N i ) et  n moy (N i ) V = 0,7  = 0,5  m  2 = 10 -4   2 = 2 10 -4 L’allure des courbes simulées est similaire à celle des courbes observées expérimentalement.

13  n (N i = 30000) dépend linéairement de F i : p = 248 nm, 193 nm [GeE ’] (N i = 30000) croît aussi linéairement avec F i GeE ’ = espèce C ? La pente moyenne à l’origine est une fonction quadratique de F i ( p = 248 nm) Expériences en cours: p = 193 nm Le mécanisme à deux réactions successives permet de rendre compte de nos observations à condition de supposer l’existence d’une réaction inverse. Conclusions Pour F i  {30 mJ/cm² - 280 mJ/cm²}  -2.I(z)  2.I²(z) BC