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Technique Pompe-Sonde synchrone
Matériel : 3 lasers femtosecondes 80 MHz SpectraPhysics
- 2 cavités Tsunami 3W et 1W,
- 1 cavité Mai_Tai 2W,
- 1 OPO (Oscillateur Parmétrique Optique 500nm-1,6µm),
- 1 pulse picker doubleur,
- 1 four pour étude en température des Nanostructures métalliques (montée en T°C jusqu’à 1200°C),
- 1 cryostat Oxford Instrument pour mesures basses température sur nanocavités acoustiques planaires.
Cette technique de génération et de détection tout optique de phonons acoustiques a été développée dans les années 1980 par l’équipe de Humphrey Maris à l’université de Brown aux États-Unis.
L’absorption d’une première impulsion laser femtoseconde dite « pompe » sur un substrat absorbant (ou sur un film mince absorbant déposé sur un substrat transparent) provoque un échauffement brutal générant une déformation élastique se propageant à la vitesse longitudinale ou transverse du son (en fonction du champ de déformation initial) dans le substrat.
Ce pulse acoustique est ensuite réfléchi à une interface, puis entraîne finalement un déplacement de surface ou une modification des propriétés optiques par effet photoélastique lorsqu’il revient au niveau de la surface de génération. Ces 2 phénomènes peuvent être détectés par des mesures de réflectométrie ou d’interférométrie.
Les impulsions acoustiques ou les vibrations sont en effet détectées à l’aide d’une seconde impulsion laser retardée optiquement, « la sonde », par la mesure interférométrique des changements du coefficient de réflectivité optique induits par les transitoires acoustiques.
Afin d’obtenir une expérience résolue en temps, le délai temporel entre le pulse de pompe et le pulse de sonde est usuellement contrôlé par la différence de chemin optique entre les deux pulses à l’aide d’une Ligne à retard mécanique (LAR). En contrôlant au millimètre près la différence de chemin optique, on maîtrise ainsi un écart temporel inférieur à la picoseconde entre le pulse de pompe et le pulse de sonde.
Photo Montage d’acoustique picoseconde couplé à un microscope Olympus inversé pour la mesure des propriétés élastiques de nanostructures métalliques et de cellules biologiques.
