Causes absorption UV + IR dans silice ?

[hadrien_f4inx]

Bonjour,

Tout est dans le titre : quelles sont les causes des absorptions UV et IR dans la silice ? J'ai beau eu chercher
sur Google, je n'ai rien trouvé.

Merci à tous,

[Kevin]

Aucune idée... Déjà il se peut que ta silice ne soit pas "pure", contaminée par quelques ppm d'une crasse.

Sinon pour les OH ce sont les silanols de surface : SiOH

[hadrien_f4inx]

Justement, d'où viennent ces silanols de suface ?

[Geoffrey]

D'après les techniques de l'ingénieur c'est du à la présence inévitable, quelque soit la technologie de fabrication employée, d'eau incluse dans la structure cristalline qui par réaction avec la silice forme ces fonctions Si-OH

[hadrien_f4inx]

Merci pour tes éclaircissements ! Je vais pouvoir inclure cela dans mon compte-rendu de TP.

[Geoffrey]

Maintenant que j'ai plus de temps que ce matin, je peux te citer les paragraphes en question:
dans Comparaison des liaisons optiques et électriques E3680 paragraphe 1.2.1 Fibre optique en silice on trouve:

La figure 1 donne l’allure de l’atténuation linéique rencontrée
dans les fibres monomodes et multimodes en fonction de la longueur
d’onde. La présence d’impuretés (particules métalliques,
molécules d’eau, etc.) inhérente à tout procédé de fabrication induit
des mécanismes d’absorption à certaines longueurs d’onde. Ce sont
ces phénomènes ajoutés à la diffusion Rayleigh (diffusion des photons
sur les particules contenues dans le coeur de la fibre) qui vont
augmenter l’atténuation de la fibre.

Dans Propagation du rayonnement dans les matériaux E4035 partie 1.3 Pertes en transmission dans les fibres optiques, paragraphe 1.3.1 Absorption on lit

L’absorption est associée à l’existence d’ions métalliques de transition
dont la présence dans un verre se trouve sous la forme de traces.
La figure 7 donne l’importance de la présence de ces ions
métalliques de transition au niveau de l’absorption sur la fenêtre
spectrale allant du visible au proche IR. A titre indicatif, une concentration
de 1 p.p.m. d’ions Cu induit une absorption de 600 dB/km à
0,8 mm. Un autre processus d’absorption est lié à l’existence d’ions
OH dans la matrice vitreuse. Sur la figure 8, nous avons porté le
spectre d’absorption calculé, associé à l’existence de 1 p.p.m.
d’hydroxyle OH dans la silice. On observe que 1 p.p.m. d’ions OH a
pour effet d’induire des pertes de l’ordre de 40 dB/km à 1,38 mm et
1 dB/km à 0,95 mm. Le tableau 1 permet d’identifier les longueurs
d’ondes caractéristiques associées aux modes de vibrations des
liaisons OH et de leur couplage avec le mode d’étirement de la structure
SiO4. Ainsi, le développement des techniques d’élaboration des
fibres optiques a consisté à réduire la pollution des matériaux par
ces deux types de composés. En final, seuls les modes de vibrations
de la structure moléculaire contribuent à définir le domaine spectral
d’emploi des matériaux et pour la silice, au-delà de 2 mm les pertes
deviennent importantes, limitant ainsi l’emploi des fibres optiques à
base de silice.

[ecolami]

D'après les techniques de l'ingénieur c'est du à la présence inévitable, quelque soit la technologie de fabrication employée, d'eau incluse dans la structure cristalline qui par réaction avec la silice forme ces fonctions Si-OH

Bonsoir,
Etant donné la température de fusion de la Silice il est difficile d'imaginer l'existence de résidu -OH au coeur de la fibre. Par contre en surface ça n'a rien d'étonnant. Ces groupes silanols peuvent réagir sur des dérivés de silicone et alors on pourrait supprimer le -OH en le remplaçant par quelque chose comme (R)3Si-O . J'ignore si ça apporterai un bénéfice..

[hadrien_f4inx]

Merci à tous pour vos réponses très claires et précises !

@ecolami : oui, des fibres optiques sans groupe -OH apportent un réel bénéfice pour les applications de télécommunications, car elles ont une bande passante bien plus élevée. Il existe actuellement des fibres optiques spéciales avec un faible taux de fonctions -OH, mais j'ignore totalement comment elles sont faites.

[ecolami]

Bonsoir, J'ai trouvé sur wikipedia dans un article Photolithographie (de circuits intégrés) une piste pour éliminer les groupes silanols

Le primaire, ou promoteur d'adhésion, est un composé déposé sur la surface afin d'améliorer l'adhésion résine/substrat. Ce composé est ordinairement de l'hexamethyldisilazane (HMDS). Le procédé consiste en un remplacement des groupements hydrophiles qui se forment normalement sur la surface par d'autres groupements hydrophobes. Une partie des molécules réagit avec la surface oxydée du substrat, partiellement hydrosilicatée du fait de l'adsorption d'hydrogène, pour former des liaisons Si - O, avec production d'eau. L'autre extrémité de la molécule va quant à elle pouvoir former des liaisons avec la résine. Le dépôt de l'HMDS se fait en phase vapeur et consiste en l'introduction du produit sous forme de gaz dans une chambre en présence du substrat. L'application du HMDS peu s'effectuer à froid ou à chaud.

[hadrien_f4inx]

Merci pour ta précision.

[darrigan]

À propos du greffage, il y a aussi ce qui est indiqué en astuce à la page Nettoyage de verrerie.