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DU LABORATOIRE...
L'orientation prise par la recherche, en particulier au laboratoire de chimie minérale D de l'Université de Rennes 1 a abouti à la découverte d'un grand nombre de nouvelles combinaisons synthétiques, en particulier dans la famille des fluorures (1976). Plusieurs de ces nouveaux composés fluorés ont été synthétisés à l'état de verre. Le phénomène était prévisible pour certains d'entre eux, mais d'autres, contre toute attente, ont pu également être vitrifiés : c'est le cas des verres de fluorozirconates obtenus à l'Université de Rennes 1.
L'enjeu de la transparence
Les applications de ces nouveaux verres sont nombreuses et très diversifiées. Dans le domaine des télécommunications, la mise au point de conducteurs de lumière ultra-transparents, constitués essentiellement de fibres de verre de silice permet le transport d'un grand nombre d'informations sur des distances de l'ordre de plusieurs dizaines de kilomètres sans répéteur. On a pu, en purifiant au maximum les verres de silice, obtenir des fibres optiques atteignant le minimum d'absorption théorique, obtenu en 1979, et voisin de 0,2 décibel par kilomètre (une atténuation de 1 décibel/km signifie qu'un signal lumineux injecté dans une fibre perdra environ 20 % de son intensité après un trajet de un kilomètre). En effet, un signal lumineux injecté dans une fibre perd une partie de son intensité du fait de l'absorption de la lumière par le conducteur, d'où la nécessité de placer à intervalles réguliers, des répéteurs dont le rôle est de redonner de l'intensité au signal.
L'enjeu du répéteur est important. Imaginons une liaison transocéanique par fibre optique en verre de silice : il faudra non seulement mettre en place des répéteurs à intervalles réguliers, mais en plus prévoir à côté de la fibre conduisant les signaux lumineux, un second conducteur qui devra acheminer l'énergie nécessaire au fonctionnement des répéteurs. Par rapport aux verres de silice, les verres fluorés présentent l'énorme avantage d'atteindre des atténuations d'intensité du signal lumineux de 100 à 1 000 fois plus faibles, ce qui veut dire qu'un signal lumineux conduit par une fibre optique en verre fluoré n'aura perdu 20% de son intensité qu'après un trajet allant de 100 à 1 000 kilomètres.
Si les verres de silice ont atteint leur minimum théorique d'absorption, dans l'état actuel des recherches, les performances des verres fluorés se situent en deçà des résultats obtenus avec les verres en silice : les meilleurs résultats obtenus à ce jour l'ont été par Naval Research Laboratory (6,2 dB/Km), Nippon Télégraph and Téléphon (8,5 dB/Km) et le VERRE FLUORÉ (13 dB/km). Cependant ces chiffres ont été obtenus avec des fibres optiques de longueurs différentes : 10 mètres pour N.R.L., 25 mètres pour N.T.T. et 60 mètres pour le VERRE FLUORÉ.
Le champ d'application
Certains considèrent que les fibres optiques en verre fluoré, grâce à leur extrême transparence, trouveront d'ici dix ans une application directe dans le domaine des télécommunications à très longue distance, à fort débit d'informations et sans répéteur.
• Le champ d'application actuel des verres fluorés concerne l'optique infra-rouge qui nécessite des matériaux transparents dans une plage spectrale précise (intervalle entre deux longueurs d'onde). Les verres à base de silice sont opaques aux infra-rouges à partir de 2,5 à 3 microns, alors que les verres fluorés sont transparents jusqu'à 7 et 8 microns. Leur transparence dans un grand domaine de longueurs d'onde, de 0,2 micron dans l'ultra-violet à 8 microns dans l'infra-rouge, en fait une nouvelle classe de matériaux infra-rouge pour des applications multiples allant du domaine militaire à ceux de la chirurgie et de la médecine, aussi bien sous forme de fibres qu'à l'état d'échantillons massifs (lentilles, hublots, etc...). Les verres fluorés étant utilisables dans l'infrarouge vers 3,8 microns, c'est-à-dire dans un domaine spectral où l'atmosphère est transparente, peuvent être utilisés pour l'auto-guidage des missiles. De plus, il a été démontré que les fibres optiques en verre fluoré sont beaucoup plus résistantes que d'autres aux radiations ionisantes, d'où l'intérêt qu'elles représentent pour les applications militaires et pour le travail en milieu irradié.
• Dans le domaine de la protection civile, les verres fluorés peuvent être utilisés pour diverses applications : les capteurs d'analyse de gaz constituent un champ d'application énorme, notamment dans le domaine de la prévention contre la pollution de l'air. La mesure des températures à distance offre un intérêt pour la protection anti-incendie, ainsi que dans d'autres domaines : la S.N.C.F. a par exemple besoin de capteurs d'échauffement pour mesurer la température des essieux de locomotive. Les fibres optiques en verre de silice utilisées actuellement ne sont plus fiables en dessous de 300 degrés : elles absorbent le rayonnement et ne permettent plus aucune mesure. En revanche, les fibres optiques en verre fluoré restent opérationnelles en dessous du seuil des 300 degrés.
• Dans le domaine médical, les applications des verres fluorés vont de l'endoscopie à la chirurgie laser. En effet, à l'état de fibres, ces verres permettent de détecter puis de canaliser le rayonnement thermique émis par un corps. On peut les utiliser de la même façon pour analyser en temps réel les gaz respiratoires d'un malade sous anesthésie. Enfin, les verres fluorés constituent de nouvelles matrices pour la technologie des lasers solides : à plus ou moins long terme on peut envisager l'utilisation de fibres optiques en verre fluoré en chirurgie dentaire ainsi que pour le traitement de certains cancers.
...A L'ENTREPRISE
Les chercheurs du laboratoire de chimie minérale D créent une S.A.R.L. à Rennes en 1977 ; en effet, les grands groupes industriels français ne commerceront à s'intéresser à la découverte rennaise qu'avec l'apparition des publications américaines et japonaises sur ce sujet. L'entreprise, le VERRE FLUORÉ s'installe à Vern-sur-Seiche à la fin 1980. Actuellement, elle emploie 6 personnes.
La recherche et la production
A partir de 1981, l'entreprise travaille à la mise au point de techniques de façonnage des verres fluorés : fabrication de fibres optiques et de verres pour l'optique infra-rouge, émaillage des métaux en vue d'applications dans les domaines de l'optique et de la chimie.
Les premières demandes dans le domaine des télécommunications, ont été des contrats d'étude, en particulier avec le C.N.E.T. de Lannion, qui ont permis la mise au point de techniques de fabrication de fibres optiques infra-rouge courte distance. Au VERRE FLUORÉ, les premiers produits sont sortis en 1983. En dépit de moyens financiers considérablement plus faibles que dans les autres pays, outre l'avance prise par les Japonais au niveau de la purification des produits chimiques, le VERRE FLUORÉ a, dans une certaine mesure, bénéficié de ses handicaps. Comme le souligne son responsable "nous avons dû trouver des moyens simples pour faire des choses réalisables avec des moyens beaucoup plus sophistiqués". En 1983 la part des ventes dans le chiffre d'affaires était de 50 000 francs. En 1984, elle est passée à 900 000 francs. Ces ventes ont été effectuées essentiellement aux U.S.A. et dans les principaux pays de la C.E.E. (France, Allemagne, Grande-Bretagne).
Pour les U.S.A., les produits sont destinés à des applications optiques, médicales et industrielles. En France, les achats proviennent des secteurs de l'industrie, de la chimie et de l'aérospatiale.
Les perspectives
En 1985, les recherches se poursuivent avec le C.N.E.T. de Lannion dans le cadre d'une étude sur des fibres optiques en verre fluoré à très faible perte et avec le Centre d'Études Nucléaires de Grenoble, pour une étude sur les verres azotés. L'ambition du VERRE FLUORÉ est de pourvoir le marché mondial de la fibre optique infra-rouge. Pour cela, il faudra trouver de nouveaux financements et être prêt, le moment venu, à s'implanter aux U.S.A. qui constituent le marché le plus porteur à court terme. Malgré le souci d'être présent sur les marchés naissants, on ne néglige pas la recherche au VERRE FLUORÉ : les contrats d'étude permettent la mise au point de nouvelles techniques qui, dans l'avenir, seront indispensables au développement de l'entreprise.
En France, hormis au VERRE FLUORÉ, les recherches se poursuivent à l'Université de Rennes 1, au C.N.E.T. de Lannion, à l'Université du Maine, au centre d'étude nucléaire de Saclay, à l'Université de Grenoble, ainsi qu'au sein d'autres centres de recherche publics ou privés. Un certain nombre de ces laboratoires se réunissent d'ailleurs périodiquement pour des échanges scientifiques.
La prochaine manifestation sur les verres fluorés sera le troisième symposium international des verres fluorés qui se tiendra à Rennes en juin prochain : on attend une centaine de communications qui témoigneront de la vitalité de la recherche, en particulier française dans ce domaine.
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