Inès MARTIN soutiendra sa thèse de doctorat intitulée « Source paramétrique accordable à bas bruit et ligne à retard agile ultra-rapide pour la spectroscopie et l’imagerie par Diffusion Raman Cohérente » le vendredi 31 janvier 2025 à 10h30 en Amphithéâtre Ponte, Campus de l’étoile à Marseille.
La présentation se déroulera en français, avec des supports en anglais. Elle sera également accessible en visioconférence.
Composition du Jury :
– Frédéric DRUON, Professeur, Laboratoire Charles Fabry, Université Paris Sud – Rapporteur
– Nicolas JOLY, Professeur, Institute of Optics, Information & Photonic, Friedrich-Alexander Univ.,Allemagne – Rapporteur
– Patricia SEGONDS, Professeur, Institut Néel, Université Joseph Fourier Grenoble – Présidente du jury
– Hervé RIGNEAULT, Directeur de recherche, Institut Fresnel, Aix-Marseille Université – Directeur de thèse
– Nicolas FORGET, Directeur de recherche, Institut de Physique de Nice, Université Côte d’Azur – Co-directeur de thèse
– Yoann PERTOT, Directeur scientifique, Entreprise Fastlite by Amplitude – Encadrant
Résumé : La spectroscopie Raman Cohérente joue un rôle essentiel dans l’analyse des propriétés chimiques et structurales des échantillons, en particulier dans les domaines biomédicaux et pharmacologiques. Parmi ces techniques, la diffusion Raman stimulée (SRS), une méthode de spectroscopie non linéaire ne nécessitant ni marquage ni coloration, se distingue par sa capacité à fournir des images de haute résolution chimique. Cependant, la réalisation d’images SRS avec un rapport signal sur bruit (SNR) élevé nécessite des sources laser à faible bruit. Actuellement, les oscillateurs paramétriques optiques (OPO) sont couramment utilisés comme sources pour la microscopie SRS, mais leur faible puissance moyenne et la nécessité de synchroniser les fréquences de cavité et de pompe représentent des limitations importantes. Pour surmonter ces obstacles, nous avons développé un amplificateur paramétrique optique (OPA) à faible bruit et haute cadence (40 MHz) offrant une puissance moyenne élevée (> 1 W), adapté à l’imagerie SRS. Grâce aux avancées récentes des lasers femtoseconde à haute puissance et limités par le bruit de grenaille, ainsi que des fibres non linéaires à dispersion normale (ANDi) optimisées pour les lasers Ytterbium, nous avons pu générer un continuum de longueur d’onde, utilisé comme signal à amplifier pour un OPA accordable. Nous avons ensuite utilisé cette source pour des expériences d’imagerie qui ont montré des résultats encourageants. D’autre part, la spectroscopie Raman peut également révéler des informations structurelles précieuses grâce à la méthode de diffusion Raman stimulée impulsive (ISRS), particulièrement utile pour explorer les phénomènes temporels dans le domaine des décalages Raman inférieurs à 200cm-1 (« low-frequency »). Cette approche repose sur un schéma de détection pompe-sonde où l’impulsion de pompe excite la molécule, entraînant un changement transitoire de l’indice de réfraction, détectable par des altérations du profil spatial, du spectre ou de la polarisation de l’impulsion sonde. Nous avons intégré un nouveau dispositif, la ligne à retard agile (ADL) basé sur une ligne 4f intégrant un déflecteur acousto-optique dans le plan de fourier, capable de balayer jusqu’à 50 ps en intervalles continu et aléatoires, pour obtenir des images hyperspectrales. Des expériences sur des échantillons tels que l’acétaminophène et l’anthracène montrent la capacité de cette technologie à réaliser une détection sélective dans une image hyperspectrale. En combinant ces deux approches, notre travail met en lumière des solutions innovantes pour étendre les capacités de la spectroscopie Raman et améliorer la qualité et la rapidité des mesures dans des applications critiques telles que l’imagerie chimique et l’étude des phénomènes dynamiques moléculaires.
Mots clés : Raman Coherent (CRS), Stimulated Raman Scattering (SRS), Impulsive Stimulated Raman Scattering (ISRS), microscopie, spectroscopie, bruit d’intensité en fréquence, shot-noise, Optical ParametricAmplifier (OPA), haute cadence (40MHz), ligne à retard agile, agile delay line
