Brevet FR2953020A1 — publié le 20110527

Système d'analyse optique d'un échantillon comportant une source pompe-sonde laser La présente invention concerne un système d'analyse optique d'un échantillon. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel système qui comporte une source pompe-sonde laser modulée d'analyse de l'échantillon, adaptée pour délivrer à partir de l'échantillon, d'une part un signal de référence et d'autre part un signal d'analyse de celui-ci et des moyens d'analyse de ces signaux pour délivrer une information de réponse de l'échantillon. Les sources pompe-sonde laser modulées d'analyse sont déjà bien connues dans l'état de la technique et de tels systèmes d'analyse sont utilisés pour étudier des phénomènes ultra rapides et dynamiques en utilisant des photodiodes associées à des systèmes de détection synchrone permettant la suppression de la majeure partie du bruit indésirable et permettant ainsi une détection de signaux extrêmement faibles. Le problème de l'utilisation de ces photodiodes est qu'elles ne permettent d'obtenir qu'une analyse ponctuelle, ou tout au mieux à faible résolution spatiale, de la réponse. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet l'invention a pour objet un système d'analyse optique d'un échantillon du type comportant une source pompe-sonde laser modulée d'analyse de l'échantillon, adaptée pour délivrer à partir de l'échantillon, d'une part un signal de référence et d'autre part un signal d'analyse de celui-ci et des moyens d'analyse de ces signaux pour délivrer une information de réponse de l'échantillon, caractérisé en ce que la source comporte des moyens de génération à partir d'un faisceau de sonde unique, de deux faisceaux de sonde dérivés déphasés, dont l'un est destiné à former le signal de référence et dont l'autre est destiné à interagir avec le faisceau de pompe au niveau de l'échantillon, pour délivrer le signal d'analyse de l'échantillon et en ce que les moyens d'analyse comprennent des moyens formant imageur matriciel des signaux de référence et d'analyse pour délivrer des images correspondantes de ces signaux à des moyens de traitement de ces images pour en extraire une image de la réponse de l'échantillon. Selon d'autres aspects de l'invention, le système d'analyse optique comprend l'une des caractéristiques suivantes : - la source comporte des moyens de modulation en amplitude du faisceau de pompe laser avant son application à l'échantillon, - la source comporte des moyens de démultiplexage optique du faisceau sonde issu de l'échantillon, en signaux de référence et d'analyse de l'échantillon, - les moyens formant imageur matriciel sont formés par deux imageurs distincts, - les moyens formant imageur matriciel sont formés par deux zones distinctes d'un même imageur, - l'imageur matriciel est un imageur CCD, - l'imageur matriciel est un imageur CMOS, et - les moyens de traitement d'images comprennent en outre des moyens de soustraction de l'image de référence de l'image d'analyse. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure et le fonctionnement d'un système d'analyse selon l'invention, et - la figure 2 illustre différentes images obtenues grâce à un système d'analyse selon l'invention. On a en effet illustré sur ces figures et en particulier sur la figure 1, un système d'analyse optique d'un échantillon désigné par la référence générale 1, ce système comportant une source pompe-sonde laser modulée d'analyse de l'échantillon, cette source étant désignée par la référence générale 2 sur cette figure. Cette source met en effet en oeuvre un faisceau de sonde laser et un faisceau de pompe laser après passage dans des moyens de modulation optique en amplitude de ce faisceau désignés par la référence générale 3a sur cette figure. La source comporte également des moyens de génération à partir d'un faisceau de sonde unique, de deux faisceaux de sonde dérivés décalés dans le temps/déphasés dont l'un est destiné à former le signal de référence et dont l'autre est destiné à interagir avec le faisceau de pompe au niveau de l'échantillon, pour délivrer le signal d'analyse de l'échantillon. Ces moyens de génération sont désignés par la référence générale 3b sur cette figure 1 et délivrent en sortie un signal de référence SR et un signal d'analyse SA. Différents modes de réalisation de ces moyens de génération peuvent être envisagés. Ainsi par exemple ils peuvent être formés par des moyens de division et/ou formant retardateur optique permettant de générer les deux signaux de référence et d'analyse à partir d'un seul signal de sonde. Seul le faisceau d'analyse est alors destiné à interagir avec le faisceau de pompe au niveau de l'échantillon pour transcrire l'effet de ce signal de pompe au niveau de celui-ci sous la forme d'un signal d'analyse de l'échantillon. Une synchronisation peut être prévue entre les moyens de modulation 3a et les moyens de génération 3b. Cette source comporte également des moyens désignés par la référence générale 4 de démultiplexage optique du faisceau issu de l'échantillon en signaux de référence et d'analyse de l'échantillon. Le système selon l'invention comporte également des moyens d'analyse de ces signaux pour délivrer une information de réponse de l'échantillon. Ces moyens d'analyse sont désignés par la référence générale 5 sur cette figure 1 et comprennent en fait des moyens formant imageur matriciel des signaux de référence et d'analyse pour délivrer des images correspondantes de ces signaux à des moyens de traitement de ces images pour en extraire une image de la réponse de l'échantillon. Les moyens formant imageur matriciel sont en effet désignés par la référence générale 6 pour les moyens destinés à former une image du signal d'analyse de l'échantillon et 7 pour les moyens destinés à former une image du signal de référence. Ces moyens formant imageur délivrent alors des images correspondantes appelées respectivement image 1 et image 2, à des moyens d'analyse d'images désignés par la référence générale 8 qui sont adaptés pour traiter celles-ci afin d'en extraire une image de la réponse de l'échantillon. Cette extraction est par exemple illustrée sur la figure 2. On voit que les moyens de traitement d'images 8 peuvent par exemple comporter en outre des moyens de soustraction de l'image de référence de l'image d'analyse pour obtenir l'image de la réponse de cet échantillon. Bien entendu, des traitements complémentaires peuvent être envisagés sur ces images. Ces traitements peuvent être des traitements classiques d'optimisation des images. Plusieurs modes de réalisation des moyens formant imageur matriciel peuvent être envisagés. C'est ainsi par exemple que ces moyens formant imageur peuvent être formés par deux imageurs distincts ou encore par deux zones distinctes d'un même imageur. Ceci peut par exemple présenter un certain nombre d'avantages au niveau de la cohérence des images formées. De même, plusieurs technologies d'imageur peuvent être envisagées, cet imageur matriciel pouvant être formé par un imageur CCD, un imageur CMOS, etc... Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.20 REVENDICATIONS1.- Système d'analyse optique d'un échantillon (1) du type comportant une source pompe-sonde laser modulée (2) d'analyse de l'échantillon, adaptée pour délivrer à partir de l'échantillon, d'une part un signal de référence et d'autre part un signal d'analyse de celui-ci et des moyens d'analyse (5) de ces signaux pour délivrer une information de réponse de l'échantillon, caractérisé en ce que la source comporte des moyens de génération (3b) à partir d'un faisceau de sonde unique, de deux faisceaux de sonde dérivés déphasés, dont l'un est destiné à former le signal de référence (SR) et dont l'autre est destiné à interagir avec le faisceau de pompe au niveau de l'échantillon (1), pour délivrer le signal d'analyse de l'échantillon (SA) et en ce que les moyens d'analyse (5) comprennent des moyens (6, 7) formant imageur matriciel des signaux de référence et d'analyse pour délivrer des images correspondantes de ces signaux à des moyens (8) de traitement de ces images pour en extraire une image de la réponse de l'échantillon. 2.- Système d'analyse optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source comporte des moyens (3a) de modulation en amplitude du faisceau de pompe laser avant son application à l'échantillon (1). 3.- Système d'analyse optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la source comporte des moyens (4) de démultiplexage optique du faisceau sonde issu de l'échantillon, en signaux de référence et d'analyse de l'échantillon. 4.- Système d'analyse optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (6, 7) formant imageur matriciel sont formés par deux imageurs distincts. 30 5.- Système d'analyse optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (6, 7) formant imageur matriciel sont formés par deux zones distinctes d'un même imageur.25 6.- Système d'analyse optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'imageur matriciel (6, 7) est un imageur CCD. 7.- Système d'analyse optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'imageur matriciel (6, 7) est un imageur CMOS. 8.- Système d'analyse optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que les moyens (8) de traitement d'images comprennent en outre des moyens de soustraction de l'image de référence de l'image d'analyse.