NOUS NOUS ATTACHONS A IDENTIFIER PAR ULTRASONS LASER, LE TENSEUR D'ELASTICITE DE MILIEUX ANISOTROPES VISCOELASTIQUES. LA SIMULATION DE LA SIGNATURE ACOUSTIQUE (PROBLEME DIRECT) A TOUT D'ABORD ETE REALISEE POUR UN MILIEU ANISOTROPE VISCOELASTIQUE CONNU, DANS LE CAS D'UNE SOURCE RECTILIGNE IMPULSIONNELLE. LES FORMES D'ONDE OBTENUES POUR UN GRAND NOMBRE DE DIRECTIONS D'OBSERVATION ONT AINSI PERMIS D'INTERPRETER LE PROFIL DES SIGNAUX ENREGISTRES LORS DE L'EXPERIENCE. LA DONNEE DE CES FORMES D'ONDE SYNTHETIQUES A PAR LA SUITE AUTORISE L'IDENTIFICATION DES CONSTANTES D'ELASTICITE DU MILIEU A PARTIR DU CALCUL DES VITESSES DES ONDES (PROBLEME INVERSE). A CETTE FIN, L'EMPLOI D'UNE TECHNIQUE DE TRAITEMENT DES SIGNAUX, DE TYPE TRANSFORMEE EN ONDELETTES EST NECESSAIRE. COMME APPLICATION, LA RESOLUTION DU PROBLEME INVERSE POUR DES COMPOSITES A MATRICE ORGANIQUE A ETE MENEE AVEC SUCCES. IL CONCERNE L'IDENTIFICATION DES NEUF CONSTANTES D'ELASTICITE D'UN COMPOSITE A SYMETRIE ORTHOTROPE. CES COEFFICIENTS ETANT IDENTIFIES AVEC FIABILITE, LE PROCEDE EST RECONDUIT POUR DIFFERENTS PALIERS DE TEMPERATURE. L'EXPERIENCE MET EN LUMIERE L'ANISOTROPIE DES EVOLUTIONS DES COEFFICIENTS LORS D'UNE SOLLICITATION THERMIQUE. CES EVOLUTIONS SONT A CORRELER AVEC LE COMPORTEMENT MECANIQUE DES DEUX CONSTITUANTS (RENFORT ET MATRICE) DU MATERIAU EN FONCTION DE LA TEMPERATURE.

L'OBJET DE CETTE THESE EST L'ETUDE DE QUELQUES EFFETS DE L'ANISOTROPIE ELASTIQUE SUR LA PROPAGATION D'ONDES ULTRASONORES AINSI QUE SES CONSEQUENCES SUR L'IMAGERIE. LE SYSTEME EXPERIMENTAL UTILISE EST BASE SUR L'EMPLOI D'UN LASER PULSE EN EMISSION ET D'UN INTERFEROMETRE LASER - OU D'UN TRANSDUCTEUR PIEZO-ELECTRIQUE - EN RECEPTION. UN INTERET PARTICULIER EST PORTE EN PREMIERE PARTIE SUR LES DIAGRAMMES DE DIRECTIVITE EN EMISSION ET EN RECEPTION DES SYSTEMES EXPERIMENTAUX. LA SIMULTANEITE DES MECANISMES THERMOELASTIQUE ET D'ABLATION LORS DE LA GENERATION ULTRASONORE A LA SURFACE D'UN SOLIDE A ETE DEMONTREE. LA SECONDE PARTIE EXPOSE D'UNE PART LES RESULTATS D'UNE ETUDE COMPAREE D'UNE MODELISATION NUMERIQUE ET PHYSIQUE D'UNE MEME EXPERIENCE APPARENTEE A UNE EXPERIENCE DE SISMIQUE DE PROSPECTION ENTRE PUITS. D'AUTRE PART, SONT COMMENTES LES RESULTATS D'UNE CARACTERISATION EXPERIMENTALE DE QUELQUES EFFETS DE L'ANISOTROPIE SUR LE CHAMP DE PROPAGATION D'ONDES ULTRASONORES (ONDES DE VOLUME, D'INTERFACE ET DE SURFACE), COMME L'EFFET DE TRIPLEMENT DES ONDES QUASI-TRANSVERSALES ET L'EFFET DE FOCALISATION - DEFOCALISATION - DES FAISCEAUX ACOUSTIQUES. ENFIN, LA TROISIEME PARTIE PRESENTE LES RESULTATS DE MODELISATIONS D'EXPERIENCES DE SISMIQUE REFLEXION, A DEUX DIMENSIONS, DANS DES MILIEUX ISOTROPES ET ANISOTROPES. L'ETUDE DES REFLEXIONS DANS UN MILIEU NATUREL MAIS FORTEMENT ANISOTROPE (SCHISTE ARDOISIER) ET L'INFLUENCE DE L'ANISOTROPIE SUR LES IMAGES RECONSTITUEES PAR TRAITEMENTS (MIGRATION) ISOTROPE ET ANISOTROPE DES ENREGISTREMENTS SONT PRESENTEES. NOUS AVONS DEMONTRE LA NECESSITE D'ADOPTER UN ALGORITHME ANISOTROPE AFIN D'IMAGER CORRECTEMENT LES STRUCTURES AU RISQUE D'OBTENIR UNE IMAGE FLOUE (ANOMALIE DE FOCALISATION DUE A UNE MAUVAISE VITESSE DE MIGRATION) ET/OU UN POSITIONNEMENT ERRONE DES REFLECTEURS (EFFET DE DELOCALISATION DU A LA DISTINCTION ENTRE LA DIRECTION D'ENERGIE ET LA DIRECTION DE PHASE). EN CONCLUSION, NOUS AVONS PU OBSERVER QUE CE SYSTEME EXPERIMENTAL AU STADE ACTUEL DE DEVELOPPEMENT TECHNOLOGIQUE EST UN OUTIL DE RECHERCHE PERFORMANT. CEPENDANT, SA FAIBLE SENSIBILITE, SA DYNAMIQUE DE RECEPTION LIMITEE ET LA LOURDEUR DE SA MISE EN UVRE LE RENDENT ACTUELLEMENT INADAPTE A LA REALISATION D'EXPERIENCES A GRANDES ECHELLES COMME AVEC LES CUVES ACOUSTIQUES TRADITIONNELLES

LA GENERATION D'ONDES ACOUSTIQUES PAR IMPACT LASER ET LEUR DETECTION OPTIQUE A L'AIDE D'UNE SONDE INTERFEROMETRIQUE S'INSCRIVENT DANS LE CADRE DE L'EMISSION-DETECTION QUASI-PONCTUELLE. THEORIQUEMENT, CETTE CONFIGURATION EXPERIMENTALE NOUS A AMENE A L'ETUDE DU PROBLEME DE LAMB EN MILIEUX ANISOTROPES. A CETTE FIN, NOUS AVONS EMPRUNTE LES TECHNIQUES DE CALCUL PROVENANT DU DOMAINE DE LA SISMOLOGIE QUANTITATIVE. NOUS AVONS ADOPTE UNE ECRITURE MATHEMATIQUE PERMETTANT D'UTILISER LA METHODE DE CAGNIARD-DE HOOP ET D'ELABORER UN CODE DE CALCUL ORIGINAL. LES CHAMPS DE DEPLACEMENT CALCULES ET MESURES NOUS ONT PERMIS DE CONTRIBUER A L'ETUDE DES PHENOMENES COMPLEXES DE PROPAGATION DANS LES MILIEUX ANISOTROPES. NOTRE ETUDE EXPLIQUE BIEN L'ORIGINE DES CONTRIBUTIONS DE L'ONDE DE TETE, DE L'ONDE DE RAYLEIGH, DES PSEUDO-ONDES DE SURFACE, AINSI QUE LES EFFETS DUS A LA PRESENCE DE CAUSTIQUES LORSQUE LES CONDITIONS D'ANISOTROPIE S'Y PRETENT. EN PARTICULIER, NOUS AVONS MIS EN EVIDENCE LE PHENOMENE DE FOCALISATION DES PHONONS TRES NETTEMENT VISIBLE SUR LA LECTURE DU CHAMP DE DEPLACEMENT EXPERIMENTAL, EN PARFAIT ACCORD AVEC LES PREDICTIONS THEORIQUES. PAR AILLEURS, CE TRAVAIL NOUS A PERMIS D'APPORTER DES ELEMENTS DE REPONSE CONCERNANT LE PROBLEME DE LA CARACTERISATION ULTRASONORE DES MILIEUX ANISOTROPES PAR LA TECHNIQUE DE GENERATION LASER, EN VUE DE LA RESOLUTION DU PROBLEME INVERSE

Les fronts d'ondes ultrasonores gnérés par une source LASER en régime d'ablation et se propageant à la surface d'un milieu anisotrope peuvent être observés expérimentalement à partir d'une sonde hétérodyne mesurant le déplacement vertical de la surface en fonction du temps ou numériquement par un calcul de la fonction de Green. Les résolutions des polynônes de christoffel et de Rayleigh associées à un critère d'énergie permettent de calculer respectivement les temps d'arrivée des ondes rasantes et de l'onde de Rayleigh. Ce calcul qui est basé sur la notion d'onde plane homogène, ne donne qu'une description partielle des phénomènes physiques oservés expérimentalement ou numériquement. En effet, pour un milieu anisotrope, certains fronts se rejoignent en un point et forme une corne. Le lieu de jonction des deux fronts est caractérisé par une concentration d'énergie impliquant des phénomènes de diifraction. Cependant lorsque l'on considère la description des fronts d'onde à partir d'ondes planes homogènes, on constate que les fronts s'interrompent brutalement à la pointe de la corne. L'introduction des ondes rasantes et de Rayleigh hétérogènes permettent de décrire les fronts qui se propagent dans le prolongement des cornes. Les résultats ainsi obtenus sont en parfait accord avec ceux obtenus expérimentalement ou numériquement.

Le travail développé dans cette thèse vise l'étude de la génération photo-acoustique dans les microstructures. Des moyens de calcul sont développés pour représenter les différents mécanismes intervenant lors de l'interaction entre un faisceau laser rectiligne impulsionnel et la matière. Trois modèles multidimensionnels sont mis en oeuvre afin d'incorporer les effets thermo-élastique et de déformation électronique. Le premier considère l'effet de la pénétration optique sur la génération acoustique pour les milieux semi-transparents et transparents. Les formes d'ondes obtenues pour différentes directions d'observation ont ainsi permis d'interpréter les nouvelles contributions issues de la génération photo-acoustique simultanée dans toute l'épaisseur pour les milieux transparents. Dans le deuxième modèle, l'effet de la diffusion thermique est considéré en plus de la pénétration optique. La signature de la diffusion thermique sur les formes d'ondes se trouve sur les formes des précurseurs. Les effets électroniques sont ensuite pris en compte, en plus des effets photo-thermiques, par un modèle multidimensionnel pour des milieux semiconducteurs anisotropes. Ce dernier modèle considère un système partiellement couplé décrivant les ondes de plasma ( diffusion de la densité électronique), les ondes thermiques et les ondes acoustiques. Les formes d'onde obtenues pour un monocristal de silicium sont données pour différents niveaux d'énergie incidente à la longueur d'onde 1064 nm. L'évolution de ces formes d'ondes montre la dominance des effets photo-électroniques pour les bas niveaux d'énergie incidente. Puis, le problème inverse consistant en la mesure des coefficients d'élasticité à partir des signaux collectés, est considéré. La fiabilité de la mesure est discutée en regard des dimensions de la source: sa profondeur et sa largeur

LA GENERATION ET DETECTION LASER D'ULTRASONS DANS LES MILIEUX ANISOTROPES EST ETUDIEE EN VUE D'APPLICATIONS POUR LA CARACTERISATION SANS CONTACT DES PROPRIETES MECANIQUES DES MATERIAUX. L'ETUDE DE LA PROPAGATION DES ONDES ACOUSTIQUES GENEREES PAR CE TYPE DE SOURCE AMENE LOGIQUEMENT A L'ANALYSE DES FONCTIONS DE GREEN. A CETTE FIN, LA REPONSE ELASTODYNAMIQUE D'UN DEMI-ESPACE ANISOTROPE ASSUJETTIE A UNE SOURCE RECTILIGNE OU PONCTUELLE EST OBTENUE PAR LA METHODE DE CAGNIARD-DE HOOP. LES ONDES TRANSITOIRES DE SURFACE SONT EXAMINEES ET NOTAMMENT LA FOCALISATION TRIDIMENSIONNELLE DE L'ONDE DE RAYLEIGH QUI APPARAIT POUR CERTAINS MILIEUX ANISOTROPES EST MISE EN EVIDENCE A TRAVERS UN CALCUL ORIGINAL DU DEPLACEMENT DE LA SURFACE SOUMISE A UNE FORCE PONCTUELLE. CE TYPE DE CALCUL ANALYTIQUE ET L'ANALYSE DES POINTS SINGULIERS DANS LE PLAN COMPLEXE DES LENTEURS DE PHASE DES ONDES ULTRASONORES S'AVERENT PRECIEUX POUR L'ECRITURE DE FORMULATIONS ADAPTEES A LA RESOLUTION DE PROBLEMES INVERSES PAR GENERATION ET DETECTION LASER D'ULTRASONS. CES PROBLEMES INVERSES CONSISTENT A DETERMINER LES CONSTANTES D'ELASTICITE DE MATERIAUX A PARTIR DE MESURES DE VITESSES DE PHASE OU DE GROUPE DES ONDES ULTRASONORES TRANSITOIRES DE VOLUME OU DE SURFACE. LA DETERMINATION COMPLETE DU TENSEUR D'ELASTICITE DE MATERIAUX ANISOTROPES EST ALORS OBTENUE PAR CETTE TECHNIQUE SANS CONTACT. IL EST ALORS ENVISAGEABLE DE DETERMINER LES PROPRIETES MECANIQUES DES MATERIAUX THERMOSTRUCTURAUX DANS LEURS CONDITIONS D'UTILISATION, SOIT A DES TEMPERATURES TRES ELEVEES.