Fibres de saphir pour les détecteurs d’ondes gravitationnelles
Fibres monocristallines - Procédé de tirage par (µ-PD) et applications

Le saphir est un matériau de choix dans les systèmes optiques et électro-optiques destinés à des applications scientifiques, industrielles et militaires, qui exigent un matériau stable, robuste avec une grande fiabilité, une résistance élevée et une large gamme de transmission de la lumière englobant les régions spectrales ultraviolette, visible et infrarouge. Ces dix dernières années témoignent d’un véritable renouveau des cristaux de saphir en termes de recherche et de développement. Ce renouveau est en partie lié à l’apparition de nouveaux domaines d’applications, tels que les lasers haute puissance, la détection des ondes gravitationnelles et surtout l’optimisation d’applications déjà existantes (photonique, médical, sécurité, horlogerie…).

Le 14 septembre 2015, une onde gravitationnelle a été détectée pour la première fois par les deux interféromètres du Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) situés respectivement à Hanford dans l'État de Washington et à Livingston en Louisiane. Cette mesure ouvre la voie à une nouvelle science : l’astronomie gravitationnelle. Cette avancée majeure a fait l’objet en 2017 du prix Nobel de physique attribué aux américains R. Weiss, B. C. Barish et K. Thorne, ainsi que de la Médaille d’or du CNRS attribuée à A. Brillet et T. Damour. Les détecteurs d’ondes gravitationnelles sont constitués d’un interféromètre de Michelson, dont les bras de 4 km de long (LIGO) sont des cavités Fabry-Pérot pour en augmenter le chemin optique effectif. Ainsi, grâce à ces cavités Fabry-Pérot, les interféromètres LIGO ont des bras de longueur effective de 1 120 km. Les performances de ce dispositif optique reposent sur la qualité du laser et des miroirs utilisés.

• Pendant que la génération des détecteurs VIRGO à Cascina en Italie et LIGO aux États-Unis termineront bientôt leurs collectes de données, un précurseur de la génération future est en cours de développement au Japon : le détecteur cryogénique KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector) comme décrit en figures 28 et 29.

  Ce détecteur sera le banc test pour toute une série de technologies utilisées dans les projets européens...