Acousto-optique

L’étude du phénomène d’interaction de la lumière avec les ondes acoustiques, ainsi que son implication dans des dispositifs variés (tels que les modulateurs et déflecteurs de lumière, filtres accordables et analyseurs de spectres, dispositifs divers de traitement du signal), a donné naissance à une science nouvelle : l’acousto-optique. Cette dernière a bénéficié, d’une part, des progrès constants des techniques de production des ultrasons à l’aide de transducteurs piézoélectriques de fréquences de plus en plus élevées, à larges bandes et à faibles pertes de conversion électromécanique, et, d’autre part, de l’évolution des techniques de croissance de cristaux ayant des propriétés acousto-optiques intéressantes (facteurs de mérite acousto-optique élevés et atténuation acoustique raisonnable). L’acousto-optique aura surtout connu un développement spectaculaire lors de l’avènement du laser dans les années soixante. Elle constitue, en effet, une méthode souple et élégante pour caractériser le champ ultrasonore point par point, ainsi que pour manipuler les faisceaux lasers, dont les sources se sont multipliées depuis quelques années.

Le phénomène d’interaction de la lumière avec les ondes acoustiques a été prévu par le physicien français Léon Brillouin en 1922. C’est seulement dix ans après qu’apparaissent les premières expériences traitant du couplage de la lumière et des ultrasons, simultanément aux États-Unis (Debye et Sears) et en France (Lucas et Biquard). Le traitement le plus général du phénomène d’interaction de la lumière avec les ondes acoustiques est assez ardu et nécessite de nombreux développements mathématiques qui peuvent paraître fastidieux au néophyte. Heureusement, sous certaines conditions, propres aux situations expérimentales les plus usuelles, les résultats peuvent s’exprimer sous forme d’expressions analytiques simples, auxquelles nous ferons exclusivement appel par la suite.