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Thèse présentée en vue de l’obtention du diplôme de :
Doctorat en sciencesen : Physique
Option : Sciences des Matériaux
Elaboration et caractérisation des verres d’oxydes à
indice de réfraction complexe pour application dans
l’optique non linéaire.
Présentée par :
Mourad BAAZOUZI
Soutenue publiquement le : 30/09/2014
Devant le jury composé de :
République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Mohamed Khider – Biskra
Faculté des Sciences Exactes et des
Sciences de la Nature et de la Vie
Département : Sciences de la Matière
Réf :………………
………..
MEGHEZZI
AHMED
Professeur
Président
Université de BISKRA
SOLTANI
MOHAMED TOUFIK
Professeur
Rapporteur
Université de BISKRA
JOHANN
TROLES
Professeur
Co-rapporteur
Université de RENNE 1
BOUDINE
BOUBEKEUR
Professeur
Examinateur
Université de CONSTANTINE
BAHLOUL
DERRADJI
Professeur
Examinateur
Université de BATNA

Remerciement :
Ce travail de thèse est le résultat d’une collaboration scientifique bilatérale entre le
laboratoire Verres et Céramiques de l’université de Rennes1, sous la direction du Professeur Johann
Troles et le laboratoire de physique photonique et nanomatériaux multifonctionnels de l’Université de
Biskra, Sous la direction de Soltani Mohamed Toufik. Je souhaite exprimer ma profonde
gratitude aux deux institutions dont chacune a joué un grand rôle me permettant ainsi de mener à
bien ces travaux.
D’abord, je tiens à remercier Professeur Marcel Poulain pour m’avoir accepté dans son
laboratoire ainsi que sa précieuse aide et sa complète disponibilité tout au long des stages courts
durés de recherche.
Je remercie vivement le Professeur Johann TROLES de la confiance qu’il m’a accordée
en m’accueillant au sein de son laboratoire durant toute la période de mon détachement, pour sa
grande disponibilité sans limite, pour ses conseils scientifiques et ses encouragements, leurs bonnes
humeurs et leurs gentillesses.
Je tiens à exprimer les remerciements les plus grands au Professeur Mohammed Toufik
SOLTANI, qui m'a offert l'opportunité d'effectuer ce travail de doctorat, pour sa disponibilité,
ses compétences, sa rigueur et surtout pour le soutien et la confiance qu’il m’a accordés en
m’intégrant dans son équipe de recherche.
Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Monsieur Ahmed MEGHEZZI, professeur et
directeur de laboratoire chimie appliquée de l’Université de Biskra, d’avoir accepté la présidence de
mon jury de thèse.
J’adresse mes plus vifs remerciements à Messieurs : Boubekeur Boudine professeur à
l’université de Constantine et Derradi Behloul professeur à l’université de Batna qui ont accepté
d’évaluer mon travail de thèse et participer au jury.
Je remercie aussi chaleureusement toute l’équipe du laboratoire verre et céramique de l’université de
Rennes1.
Un grand merci également à Vincent Burgand du laboratoire « LARMAUR » de
l’université Rennes1 pour l’accueil et sa gentillesse.
Je suis également reconnaissant à mes nombreux amis(es). Je ne saurais les citer tous, non
qu’ils ne soient pas présents individuellement à mon esprit, mais l’accumulation de noms rend
impersonnel le remerciement.
Merci à tous ceux dont il m'a été offert de croiser la route et à tous ceux qui ont aidé à la
contribution de ce travail et que j'ai malencontreusement oubliés ici.
Enfin, je tiens à remercier ma famille pour leur inconditionnel soutien moral.

Sommaire
Sommaire
Introduction générale………………………………...……………………...…………………………..-1-
Chapitre I. Généralités sur les verres.
I.1 Introduction …………………………………………………………………………………………-4-
I.2 Définition du verre……………………………………………………………………………..……-5-
I.3 Transition vitreuse …………………………………………...…………………………………..….-6-
I.4 Conditions de la formation vitreuse …………………………………...………………………...….-8-
I.4.1Théories structurales …………………………………………...………………………….…....….-8-
I.4.1.1 Critère de Goldschmidt …………………………………………...……….………………...….-8-
I.4.1.2 Critère de Zachariasen …………………………………………...………...………………...….-8-
I.4.1.3 Critère basées sur la force de liaison ……………………………………..………………...….-12-
I.4.2 Critère cinétique…………………………………………...……………………………….....….-15-
I. 5 Les grandes familles de verres………………………………………...………..……………...….-16-
I.5.1 Les verres d’oxydes …………………………………………...……………………....………....-16-
I.5.2 Les verres de chalcogénures…………………………………………...……………………...….-17-
I.5.3. Les verres de fluorures …………………………………………...…………………….........….-19-
I.5.4 Les verres d’halogénures…………………………………………...………………………...….-21-
I.5.5 Les verres de chlorure …………………………………………...…………...........................….-21-
I.5.6 Les verres métalliques …………………………………………...…………...………………….-22-
Bibliographie…………………………………………...……………...………...……………..-24-
Chapitre II: Techniques Expérimentales de caractérisation
II.1 Introduction ………………………………………….………………...……………………....….-29-
II.2 Analyse calorimétrique différentielle à balayage –DSC-…………………………….………..….-29-
II.2.1 Présentation…………………………………………………………...……………………...….-29-
II.2.2 Principe expérimental de mesure de Tg, Tx, Tp, Tf……………….……………...................….-31-
II.3 Dilation thermique linéaire…………………………………………...…...………...…………….-33-
II.3.1 Présentation …………………………...……………………………...……………………...….-33-

Sommaire
II.3.2 Principe expérimental de mesure de α ……………………………………………………....….-35-
II.4 Masse volumique …………………………………………….………...……………………...….-36-
II.4.1 Présentation ……………………………………………….………...….…………………....….-36-
II.4.2 Principe expérimental de mesure ……………………………………….…………………...….-36-
II.4.2.1 Méthode de pycnomètre …………………………………………...…………....................….-36-
II.4.2.2 Méthode de poussée d’Archimède ………………………………………………………..…..-37-
II.5 Microanalyse chimique ………………………………………………………………………...…-37-
II.6 Microdureté Vickers ……………………………………………………………………………...-38-
II.6.1 Présentation ………………………………………………………………………….……….…-38-
II.6.2 Principe expérimental de mesure …………………………………………………………….…-39-
II.7 Modules élastiques…………………………………………………………………………….…..-41-
II.7.1 Présentation……………………………………………………………………………….……..-41-
II.7.2 Principe expérimental de mesure…………………………………………………………….….-41-
II.7.3 Matériel utilisé…………………………………………………………………………..………-43-
II.7.4 Principe de fonctionnement et de l’enregistrement d’échos…………………………………….-43-
II.7.5 Détermination et mesure des vitesses longitudinales et transversales……………..…..………..-44-
II.8 Transmission optique…………………………………………….………………………………..-47-
II.8.1 détermination de la fenêtre optique……………………………………………………………..-47-
II.8.2 Mise en œuvre……………………………………………………...……………………………-49-
II.8.3 Calcul de la longueur d’onde associée au gap optique …………………………………………-49-
II.9 Indice de réfraction linéaire……………………………………………………………………….-50-
II.9.1 Définition………………………………………………………………………………………..-50-
II.9.2 Mesure de l’indice de réfraction………………………………………………………………...-51-
Bibliographie……………………………………………………………….…………….…….-54-
Chapitre III: Nouveaux systèmes vitreux à base d'oxyde d'antimoine Sb2O3
III.1 Introduction………………………………………...……………………………………….…….-55-
III.2 Historique des verres d’oxyde d’antimoine………………………………………………………-56-
III.3 Structure…………………………………………………………...………………………….…..-57-

Sommaire
III.4 La Transition thermique Sénarmontite-Valentinite………………………………………………-58-
III.5 Synthèse des verres…………………………………………………………...…………….…….-59-
III.5.1 Produits de départ………………………………………………………………………………-59-
III.5.2 Choix du creuset…………………………………………………………….………………….-60-
III.5.3 Mode opératoire…………………………………………………………………………….…..-60-
III.6 Exploration des domaines vitreux………………………………………………………..………-61-
III.6.1 Systèmes Binaires…………………………………………………..…………….………...……..-61-
II.6.2 Systèmes Quaternaires……………………………………………………….……….………...….-63-
III.7 Analyse chimique………………………………………………………………………………...-65-
III.8 Analyse thermique………………………………………………………………………….….…-69-
III.8.1 Résultats……………………………………………………………….………………….…….-70-
III.8.2 Discussion…………………………………………………….………………….……………..-74-
III.9 Conclusion………………………………………….…………………………………………….-75-
Bibliographie…………………………………………………………………………………………..-76-
Chapitre IV : Propriétés physique et optique des verres des systèmes quaternaires Sb2O3-10M2O-
WO3-PbO (M : K, Na et Li)
IV.1 Introduction……………………………………………………………….……………………...-79-
IV.2 Masse volumique………………………………………….…………………….……..…………-79-
IV.3 Coefficient de dilatation thermique (TMA)…………….….…………..………………………...-82-
IV.4 Micro-dureté Vickers………………………………….…..……………………..……………….-86-
IV.5 Modules élastiques…………………………………….……..………………………….……….-88-
IV.6 Propriétés optiques……………….………………….………..……………………….................-93-
IV.6.1 Transmission UV-Visible………………………….………...…………………………………-94-
IV.6.2 calcul du gap optique…………………….……….…………...…………………………..……-96-
IV.6.3 Transmission infrarouge…………………………………………………………………..……-99-
IV.6.4 Indice de réfraction……………………………………………………………………………-102-
IV.7 Conclusion………………………………………………………………………………………-104-
Bibliographie…………………………………………………………………………………………-105-