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Concept
Technique acoustique picoseconde
Résumé
La technique acoustique picoseconde permet la génération et la détection d'ondes sonores de hautes fréquences par des impulsions lumineuses ultracourtes. C’est une méthode non destructive et sans contacts, dans laquelle une impulsion acoustique picoseconde pénètre dans des films minces ou des nanostructures. Cette technique est parfois appelée technique optique picoseconde.
Cette technique a été inventée par H.Maris et son équipe à l'université Brown. Ils ont observé la vibration d'un film d' soumis à une brève impulsion lumineuse.
Le principe général est le suivant (voir figure ci-contre) : une impulsion laser de pompe permet de générer un paquet d'ondes acoustiques qui va se propager dans l'échantillon. Le faisceau sonde, décalé en temps grâce à une ligne à retard, permet de mesurer les variations de réflectivité en fonction du temps. Les signaux à détecter étant faibles, on utilise un modulateur acousto-optique (MAO) associé à une détection synchrone.
Génération : l'échauffement brutal de la surface provoque la dilatation du matériau et l'envoi d'un train d'ondes élastiques. Dans le cas d'un matériau transparent non absorbant, on recouvre celui-ci d'un mince film absorbant, qu'on appelle aussi transducteur (par analogie avec les techniques de génération d'ultrasons).
Détection : la ligne à retard permet de retarder le faisceau sonde et donc de mesurer la réflectivité totale à des temps différents. La brusque montée en température provoque un changement brutal de réflectivité, qui correspond à la coïncidence des impulsions de pompe et de sonde à la surface de l'échantillon. L'échantillon se refroidit lentement et on observe une lente descente vers le niveau moyen. De plus, on peut observer les phénomènes suivants :
la vibration du film traducteur qui recouvre les échantillons transparents, sous la forme d'oscillations fortement amorties dans la reflectivité ;
lorsque l'impulsion rencontre une interface, une partie est réfléchie et revient à la surface. Il se produit alors une variation des propriétés optiques de la souche.
Source officielle
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