Etude theorique et numerique d'experiences d'acoustique picoseconde

• Auteur / Autrice : Clément Rossignol
• Direction : Bernard Perrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le travail presente dans ce memoire porte sur l'etude theorique, numerique et experimentale de films minces par des techniques d'acoustique picoseconde. Un montage interferometrique applique a un dispositif pompe-sonde, a partir d'un laser femtoseconde, a ete mis au point. Ce dispositif permet de mesurer simultanement les variations d'amplitude et de phase du changement relatif de reflectivite induit par le champ acoustique excite par l'impulsion pompe. Un modele theorique analytique permettant de calculer le coefficient de reflectivite relatif d'echantillons composes de plusieurs couches a ete developpe. Il nous permet de comprendre, d'analyser et de prevoir les resultats d'experiences de reflectometrie et d'interferometrie. La comparaison des resultats experimentaux au modele theorique permet de determiner les proprietes acoustiques des couches composant les echantillons. Le cas particulier du changement relatif de reflectivite d'echantillons multicouches periodiques alternes semi-infinis a ete etudie de maniere approfondie. Des modes resonnants localises a la surface de l'echantillon sont observables dans de telles structures periodiques. Par ailleurs, la theorie du milieu effectif permettant de decrire, dans un milieu simple, la propagation basse frequence des ondes acoustiques au sein de multicouches periodiques semi-infinis a ete mise au point. Nous realisons plusieurs series d'experiences afin de tester la validite de notre modele et d'illustrer les champs d'applications de l'acoustique picoseconde. Apres avoir caracterise des monocouches metalliques (vitesse du son et adhesion mecanique), nous demontrons que la technique d'acoustique picoseconde est une alternative serieuse a celles utilisees couramment pour le controle non destructif industriel d'echantillons multicouches opaques. Par ailleurs, de fortes anomalies sur les constantes elastiques longitudinales sont observees dans des multicouches metalliques et metal-dielectrique en fonction de l'epaisseur des bicouches : le desordre atomique interfacial joue un role determinant. Enfin, des modes localises de tres hautes frequences (2. 25 thz) ainsi que des modes de bords de bandes interdites sont mis en evidence.