Spectroscopie infrarouge femtoseconde : etude, developpement et applications

Femtosecond infrared spectroscopy : study, development and applications

• Auteur / Autrice : ADELINE BONVALET
• Direction : Jean-Louis Martin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées, psychologie, physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie infrarouge

Résumé

Ce travail de these a porte sur le developpement et les applications d'une nouvelle technique de spectroscopie infrarouge (5-20 m) permettant une resolution temporelle de 100 fs. Cette technique s'appuie sur une source d'impulsions infrarouges ultrabreves obtenues par melange de frequences dans un materiau non-lineaire. En particulier, le redressement optique d'impulsions visibles de 12 fs dans l'arseniure de gallium a ainsi permis d'obtenir des impulsions infrarouges de 40 fs de duree dont le spectre s'etend de 5 a 15 m. La resolution spectrale est alors obtenue par spectroscopie par transformee de fourier, a l'aide d'un dispositif original que nous avons appele le spectrometre irtf par diffraction. Ces developpements ont permis l'etude des transitions intersousbandes dans les structures a puits quantiques. Le temps de relaxation intersousbande a pu etre mesure par une experience de type pompe-sonde, en perturbant l'echantillon a l'aide d'une impulsion visible, puis en sondant les variations d'absorption intersousbande avec une impulsion infrarouge. D'autre part, nous avons mis au point une technique de spectroscopie d'emission coherente permettant d'enregistrer le champ electrique emis par oscillations de paquets d'ondes electroniques dans un puits quantique. Le declin des oscillations du a la perte de coherence des niveaux excites donne ainsi une mesure directe du temps de dephasage entre ces niveaux. Un autre champ d'applications concerne les macromolecules biologiques telles que le centre reactionnel de bacteries photosynthetiques. Nous avons montre que nous etions en mesure d'extraire des variations d'absorption infrarouge de l'ordre de 10#-#4 densites optiques avec une resolution temporelle de 100 fs, ce qui devrait constituer un outil pertinent pour l'etude du role des vibrations moleculaires au cours des premieres etapes de nombreux processus biologiques.