Sensibilité des fibres optiques dopées erbium sous différents environnements radiatifs

Nous avons caractérisé les pertes induites des fibres optiques monomodes dopées erbium lors de leur exposition à différents environnements radiatifs : rayons gamma continus, rayons X pulsés, et protons. En terme de débit de dose, ces environnements sont très différents. Comme nous avons pu le voir dans le Chapitre I [Williams 1992, Henschel 1998, Taylor 1998,…], ces fibres ont déjà fait l’objet de quelques études sous protons et irradiation gamma. En revanche, l’étude de leur sensibilité sous rayons X pulsés n’a pas encore été rapportée. Pour l’ensemble de nos mesures sous irradiation, la principale source d’erreur est liée à la dosimétrie. En effet, pour les irradiations gamma la dose est estimée à 10% alors qu’elle est de 20% pour les irradiations X. Pour cette raison les différentes courbes sont présentées sans barres d’erreurs afin de ne pas les surcharger. Les irradiations sous rayonnement gamma ont été réalisées avec la source RITA (§ II.1.2) du SCK٠CEN en Belgique. Plusieurs campagnes d’irradiation ont été menées pour la mesure de la transmission dans le domaine de l’infrarouge (1250 – 1650 nm), de l’efficacité de l’excitation à 980 nm et 1480 nm. Les paramètres d’irradiation ont varié lors des différentes campagnes. Nous présentons, ci-dessous, pour chaque campagne les paramètres de mesure pour les fibres étudiées. Afin que les résultats soient directement comparables d’une fibre à l’autre, nous donnons la sensibilité des fibres calculée en dB٠m-1٠Gy-1 (Eq II-3). Toutes les mesures ont été faites à 25°C.

Le banc de mesure utilisé pour cette expérience a été développé de telle sorte que quatre fibres peuvent être sondées simultanément (cf. Figure II-8), nous obligeant à mener trois campagnes d’irradiation pour tester les douze fibres étudiées. Les différents paramètres utilisés lors de ces trois campagnes sont répertoriés dans la Table III-1 pour chacune des fibres dopées erbium testées. Les longueurs des échantillons ont été déterminées selon la valeur de l’absorption (à 1530 nm) par unité de longueur, autrement dit en fonction de leur concentration en erbium. Les longueurs des fibres sont donc inversement proportionnelles à leur concentration d’erbium permettant ainsi des mesures de dynamiques semblables. La Figure III-1 et la Figure III-2 regroupent les sensibilités mesurées après une dose de 2 kGy en fonction de la longueur d’onde pour les fibres étudiées. Les résultats de mesure sur la fibre D#4 n’ont été donnés que partiellement. Pour les plus grandes longueurs d’onde (>1350  Pour l’ensemble des fibres, nous pouvons remarquer que les pertes induites augmentent quand la longueur d’onde diminue. La fenêtre des télécommunications centrée à 1550 nm est moins touchée par les irradiations que celle centrée à 1310 nm.

Pour l’ensemble des fibres étudiées ici, la sensibilité est de l’ordre de quelques 10-3 dB٠m-1٠Gy-1, excepté pour la fibre D#5 dont la sensibilité est de l’ordre de quelques 10-4 dB٠m-1٠Gy-1. Cette résistance aux radiations gamma est liée à sa très faible concentration en Al. Pour les autres fibres nous constatons qu’il n’y a pas de corrélation entre les valeurs de pertes induites et la concentration en aluminium ou en erbium (même pour les fibres Y230 et D#4 qui ont une concentration importante d’erbium). Henschel et al. [Henschel 1998] ont noté que la concentration en Terres-Rares a une influence négligeable sur les pertes induites sous irradiation gamma, par contre la concentration en aluminium a une plus grande influence et les pertes augmenteraient avec la concentration en Al. Nos résultats confirment bien que la concentration en erbium n’a pas d’influence sur les pertes induites. En revanche, en ce qui concerne l’aluminium et dans la plage de concentration étudiée, seule sa présence en très faible quantité ou non a de l’influence. Comme indiqué ci-dessus la fibre D#5 se distingue bien des autres qui présentent des atténuations comparables alors que leur concentration en aluminium varie de 6 à 12%.