Optimisation d’un transducteur multicouche opto-acoustique pour l’acoustique picoseconde

Abstract

L’acoustique picoseconde est une technique sans contact utilisée pour générer et détecter optiquement des ondes acoustiques au contenu fréquentiel supérieur au GHz. Elle permet de mesurer, avec des impulsions lasers femtosecondes, les changements de réflectivité provoqués par les ondes acoustiques, qui se propagent dans la structure et qui sont générées par effet photo-thermo-élastique. Non-invasive et de résolution spatiale sub micrométrique, la méthode est employée pour étudier les propriétés mécaniques de structures telles que des films minces ou des cellules biologiques. Nous présentons dans ce travail la conception d’un nouveau transducteur servant à augmenter la sensibilité de la mesure aux perturbations acoustiques. Pour maximiser le rapport signal sur bruit, nous utilisons la sensibilité d’une cavité optique aux variations de son épaisseur. Nous avons élaboré un code de prédiction, avec un formalisme de matrices de transfert, pour étudier la physique d’un transducteur multicouche, composé de couches transparentes et absorbantes. Ainsi, au regard d’arguments optiques et acoustiques, nous avons tout d’abord dimensionné et réalisé un transducteur tri- couche. Nous avons confronté les réponses opto-acoustiques, mesurées en réflexion et en transmission, avec celles obtenues à l’aide de la simulation. Puis, nous avons étudié la sensibilité du nouveau transducteur en fonction de la longueur d’onde du faisceau sonde. Enfin, nous avons comparé les amplitudes des signaux mesurés dans des transducteurs usuel et tri-couche.