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Echantillonnage Optique Asynchrone (Stroboscopie en temps réel) ASOPS
Depuis 2010, un nouveau concept de mesure pompe-sonde a été étudié puis implémenté sur nos bancs expérimentaux : l’échantillonnage optique asynchrone (ASOPS : ASynchronous Optical Sampling), qui consiste à utiliser 2 lasers au lieu d’un seul comme en pompe-sonde conventionnel. Les 2 lasers sont synchronisés avec un décalage faible, mais fixe (1 kHz), de leurs fréquences de répétition (80 MHz), ce qui permet de balayer temporellement une zone de mesure par effet stroboscopique, très rapidement : à la cadence de l’écart de fréquence entre les 2 lasers.
Figure : Schéma de principe de la technique expérimentale d’acoustique picoseconde, dite Asynchrone
Cette technique n’utilise aucune platine mécanique mobile, ainsi les limitations inhérentes aux lignes à retard classiques, même de haute précision, sont supprimées (vibrations, lenteur et dépointage du faisceau laser retardé). Par ailleurs, cette technique permet d’utiliser 2 longueurs d’onde différentes pour les lasers pompe et sonde (expérience « à 2 couleurs »).
Figure : Photo Montage d’acoustique picoseconde ASOPS avec détection interférométrique pour l’étude de Phonons THz dans les super réseaux semi-conducteurs.
La plupart des bancs expérimentaux pompe-sonde sont équipés de dispositifs d’imagerie et de cartographie du champ acoustique : Objectifs forte puissance optique et longue distance de travail (Mitutuyo et Olympus, platines piezoelectriques de translation (2 platines 100µms et 1 platine 300µms) ou de rotation angulaire (1 platine tilt piezo 35mrad) permettant de déplacer le faisceau sonde par rapport au faisceau pompe avec une résolution nanométrique, et sur un champ d’une à plusieurs centaines de microns .Tous les bancs sont aussi équipés de systèmes de visualisation fibrés permettant l’observation des surfaces et structures étudiées.
Un microscope inversé Olympus modèle IX71 a récemment été intégré sur le montage de cartographie du champ acoustique, permettant une visualisation sur des champs importants pour les études vibrationnelles sur des nanofils métalliques isolés. Un modèle BXFM Olympus vient d’être implémenté sur le montage afin d’effectuer une visualisation en temps réel pendant les mesures d’élasticité sur des cellules biologiques neuronales.
Une variété de dispositifs nous permet de réaliser des mesures environnementées en fonction des échantillons étudiés : Enclume diamant pour l’étude des matériaux sous conditions de pression extrêmes, Cryostat OXFORD pour l’étude des nanocavités acoustiques planaires, Four pour l’étude en température des Nanostructures métalliques isolées (montée en T°C jusqu’à 1200°C).
