Interférométrie Speckle -- Speckle Interferometry

Cette technique interférométrique permet d'obtenir des champs de déplacements tridimensionnels avec une résolution intrinsèque de l'ordre de 50nm, pour une gamme de mesure limitée à 20µm entre deux états successifs. Nous pointerons ici l'avantage des techniques interférométriques dont la résolution de mesure est indépendante de la surface investiguée. En effet, la résolution des mesures est essentiellement liée à la longueur d'onde de la lumière. Fort d'une expérience en imagerie holographique et en interférométrie holographique, la technique d'interférométrie speckle s'est naturellement imposée au laboratoire. Elle utilise le speckle inhérent à tout objet optiquement rugueux éclairé par un laser, ou, plus généralement par une source cohérente. Un objet optiquement rugueux peut être soit un objet dont la rugosité de surface est de l'ordre de la longueur d'onde du faisceau d'éclairement, soit un objet spéculaire éclairé par une source diffusante (ex: un faisceau laser sur verre dépoli). Le speckle peut être soit objectif (pas de système d'imagerie pour former le speckle sur le détecteur), soit subjectif (la taille du speckle dépend alors des paramètres d'ouverture et de distance focale du système lentille-diaphragme placé en amont du détecteur) (Fig.1 et 2)).

Speckle interferometry (SI) leads to 3D displacement fields with resolution around 50nm, for measurement range around 20µm between two successive states. As already mentioned, this technique is not relative to magnification for the sensitivity but to wavelength. Therefore it is well applied to elactic mechanical sollicitation or soft refractive index changes. SI works thanks to speckle generated when a rough surface is imaged in coherent light. An object is rough when the relief surface is about the wavelength or it can be rendered rough when shining a mirror with light coming from a diffuser plate. Speckle can be objective or subjective, and then formed without or with an optical system presenting an aperture, respectively. The subjective speckle size can then be tuned by the aperture size, the distance of imaging or the wavelength.

Objective and subjective speckle

On utilise la phase de l'interférence entre une figure de speckle et un faisceau de référence (sepckle ou non) pour comparer deux états de l'objet.

The interference phase between the object speckle and a reference beam (speckle or not) is then used to compare two different object states.

Principe du Calcul de phase, quatre décalages de phase - Phase shifting, 4 buckets, principle

La phase en enroulée entre 0 et 2PI, et doit donc être déroulée, soit spatialement soit temporellement.

The phase is wrapped around 2Pi and can be unwrapped, spatially or temporally.

Après le calcul de la phase, le déplacement est déduit de la géométrie de l'interféromètre, en fonction des vecteurs sensibilités et de leurs compositions.

After phase computing, sensitivity vectors and interferometer geometry yield to displacement measurements.

La combinaison intelligente de différentes sensibilités peut mener au déplacement 2D-3C.

Clever combinaison of different sensitivities can lead to 2D-3C displacement maps.

Différents cas d'application ssont présentés ci-dessous (éprouvette entaillée et test d'adhésion).

Different applications are presented (notched specimen and adhesion test).