Depuis 2003, l’équipe LIOA s’est spécialisée dans le domaine de l’instrumentation optique et la mise en œuvre de technique pour la mesure. Ces thèmes s’appuient sur les compétences acquises par des membres de l’équipe dans les domaines de la physique des lasers et de la métrologie optique. Trois sujets ont ainsi été développés dans le cadre d’un travail de thèse et de stages d’élèves de l’école d’ingénieurs de l’ENSICAEN.

c.1 Rétro-injection optique

La rétro-injection en cavité laser est une technique de mesure optique basée sur la modification du régime de fonctionnement d’un laser lorsqu’il est soumis à un retour optique. La réinjection dans le laser d’une faible partie du faisceau éclairant une cible induit une modification statique ou dynamique des paramètres d’émission dont la mesure permet de remonter à des grandeurs caractérisant l’état de la cible. Les lasers à solide verre phosphate codopé Yb3+:Er3+ et les lasers à fibre co-dopés Yb3+:Er3+ ont été étudiés afin d’explorer le potentiel de ces sources dans les techniques de rétroinjection optique. Elles ont été utilisées pour des mesures de distances absolues par balayage de fréquence, de vélocimétrie longitudinale et transversale par une géométrie originale à deux faisceaux et dans des expériences de vélocimétrie absolue par utilisation d’une détection self-hétérodyne passive par rétro-injection dans un laser bi-fréquence. Ces développements sont aussi à l’origine des progrès réalisés dans le domaine de la physique des lasers notamment sur les lasers affinés spectralement. L’équipe LIOA étendra ces travaux au domaine de la microscopie interférentielle. Les techniques actuelles d’interférométrie en champ proche utilisent une détection hétérodyne classique qui permet de remonter à une information sur l’amplitude et la phase de l’onde évanescente. Dans ces dispositifs, l’amplitude du champ évanescent collecté par une pointe SNOM est très faible. Il apparait opportun d’utiliser la très grande sensibilité des techniques de rétro-injection optique pour détecter ce champ évanescent. La mise en œuvre des techniques par rétro-injection sur laser solide dans ce type de systèmes est originale et sa sensibilité intrinsèque peut améliorer de façon significative les performances obtenues par rapport aux systèmes classiques.

c.2 Mesures par ondes évanescentes

Partenaires : GREYC – Caen, BIOMIS - Cachan

Lors de la réflexion totale sur un dioptre entre deux milieux diélectriques, l’onde évanescente induit un déplacement du faisceau lumineux de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde. L’équipe LIOA a développé une technique originale de mesure de ces déplacements microscopique basée sur une instrumentation combinant un basculement périodique de la polarisation et une analyse du déplacement spatial par des photodétecteurs de type PSD. Actuellement, les efforts portent sur l’étude des effets de déplacement sur une interface entre un diélectrique et un métal. Pour un état de polarisation incident TM et un angle d’incidence convenablement ajusté, il est possible d’exciter un mode de résonance plasmonique à l’interface entre la couche métallique et le milieu diélectrique. Les premières études ont permis l’observation de ce déplacement sur une couche d’or d’épaisseur nanométrique déposée sur un substrat de verre en forme de prisme. Les paramètres de cet effet de déplacement Goos-Hänchen dépendent alors fortement de la nature du milieu en contact avec la couche métallique. Il est donc envisagé d’utiliser cet effet pour la détection de traces de gaz ou de toutes autres molécules adsorbées en accordant le laser sur une raie d’absorption de ces molécules. De même, des travaux similaires seront menés en collaboration avec le laboratoire GREYC-Caen et l’équipe BIOMIS de l’ENS Cachan-Bretagne pour détecter l’accrochage de protéines sur la couche métallique.