Un segment de fibre optique plate de plus de 100 m, développé par des chercheurs du KTH Royal Institute of Technology et de l’Université de Southampton. Lors de démonstrations en laboratoire, cette fibre s’est avérée 1 000 fois plus sensible qu’une fibre optique standard pour la mesure de la pression. Photo : Pawel Maniewski
La fibre optique a déjà transformé le monde moderne. De nouvelles recherches suggèrent qu’elle pourrait faire encore plus. Une nouvelle technique de fabrication de fibres plates permet de produire un capteur haute fidélité pour une vaste gamme d’applications, des batteries aux ponts, selon une étude récemment publiée.
Des chercheurs de l’Institut royal de technologie KTH de Stockholm et de l’Université de Southampton au Royaume-Uni ont mis au point un nouveau type de fibre optique plate en silice dont les performances diffèrent de celles des fibres rondes classiques. Leurs travaux, publiés dans Nature Communications, présentent une plateforme à fort rapport d’aspect, conçue pour réagir fortement à la pression, à la température et à d’autres variations physiques.
En créant une géométrie rubanée à microstructure interne contrôlée, l’équipe a démontré que la forme de la fibre pouvait être utilisée comme élément fonctionnel d’un capteur. Au lieu de la technique courante d’aplatissement d’une fibre ronde, les chercheurs ont mis au point une méthode permettant de la préformer dès le départ et ont utilisé le traitement du verre par laser pour ajouter des éléments internes tels que des canaux d’air ou des remplissages métalliques.
Jusqu’à 1 000 fois plus sensible
Lors de démonstrations en laboratoire, la fibre plate a démontré une sensibilité à la pression jusqu’à 1 000 fois supérieure à celle des fibres circulaires classiques. L’équipe a également mis au point une version améliorée pour la détection de température, obtenue en remplissant une partie de la microstructure interne avec un alliage à base d’étain.
« Il ne s’agit pas simplement d’une fibre d’apparence différente », explique Pawel Maniewski, chercheur au KTH. « C’est un nouvel espace de conception pour la fibre optique. »
« En modifiant la géométrie, nous pouvons rendre le verre lui-même beaucoup plus réactif au monde physique qui l’entoure. »
Cette avancée majeure repose sur la collaboration entre KTH et Southampton dans les domaines du traitement du verre par laser, de la fabrication de fibres optiques spéciales et de la détection optique. Il en résulte une fibre compatible avec les systèmes optiques existants, tout en offrant de nouvelles capacités mécaniques et de détection.
Les applications potentielles sont vastes. Des fibres plates pourraient être intégrées à des matériaux composites pour améliorer la perception des contraintes et des pressions internes des aéronefs, des drones et des infrastructures. Cette même plateforme pourrait également servir de support à des technologies de batteries plus intelligentes, où les variations de pression et de température à l’intérieur des cellules permettraient de détecter précocement tout dysfonctionnement.
Nouvelles utilisations pour la fibre
Contrairement aux capteurs électroniques, les fibres optiques sont insensibles aux interférences électromagnétiques, légères, compactes et capables de fonctionner dans des environnements difficiles. Ces caractéristiques les rendent particulièrement intéressantes pour les secteurs de l’aérospatiale, des systèmes énergétiques, des dispositifs biomédicaux et de la fabrication de pointe.
Les chercheurs estiment que ces travaux annoncent une évolution plus profonde de la technologie des fibres optiques. Au lieu de se limiter à la transmission de la lumière, les systèmes futurs pourraient exploiter la géométrie même de la fibre pour moduler la façon dont les matériaux perçoivent, réagissent et communiquent.
« Cela donne une nouvelle dimension à la fibre optique », déclare Chris Holmes, professeur à l’université de Southampton. « La prochaine étape consiste à faire passer cette plateforme du stade de la détection de preuve de concept à des systèmes réels, notamment des drones intelligents, des matériaux composites avancés et des technologies énergétiques plus sûres. »
