WO2005022179A1 - Dispositif et procede de detection et de mesure non invasives d’un champ electrique - Google Patents

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WO2005022179A1
WO2005022179A1 PCT/FR2004/002159 FR2004002159W WO2005022179A1 WO 2005022179 A1 WO2005022179 A1 WO 2005022179A1 FR 2004002159 W FR2004002159 W FR 2004002159W WO 2005022179 A1 WO2005022179 A1 WO 2005022179A1
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light beam
area
frequency
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Application number
PCT/FR2004/002159
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Joseph Zyss
Timothée Pol Jean TOURY
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Centre National De La Recherche Scientifique-Cnrs
Ecole Normale Superieure De Cachan
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0016—Technical microscopes, e.g. for inspection or measuring in industrial production processes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
    • G01R29/0885—Sensors; antennas; probes; detectors using optical probes, e.g. electro-optical, luminescent, glow discharge, or optical interferometers

Definitions

  • the present invention relates to devices and methods for quantitative and non-invasive detection and mapping of an electric field or potential or their spatial and / or temporal derivatives in an optically active medium, possibly structurally known.
  • optically active medium denotes a medium exhibiting electro-optical properties and more particularly a medium exhibiting a linear electro-optical effect (known as the Pockels effect), or a quadratic electro-optical effect whose manifestation threshold is however more higher than in the linear case, while remaining compatible with the use of short pulse power lasers.
  • the invention relates to a device comprising: an optical source for illuminating at least one zone to be probed from the medium with a light beam whose path defines an optical axis, and means for mapping the phase shift of the light beam, induced by a field or an electrical potential, or their derivatives, in the area to be probed.
  • Document US-A-5 394 098 describes an example of such a device used for testing optoelectronic components.
  • the optical source is a laser and the means used for mapping the phase shift of the light beam consist of an interferometer.
  • the medium having electro-optical properties consists of a layer of a suitable polymer covering at least the part of the component that is to be tested. This type of device presents.
  • a non-invasive device for detecting an electric field or potential, or their derivatives, in a medium having a linear or quadratic electro-optical effect which, in addition to the characteristics already mentioned, is characterized by the fact that the means of mapping the phase shift of the light beam comprise a confocal microscope, in which the area to be probed is placed in a manner suitable for forming an image of a plane of the area to be probed. Thanks to the confocal microscope, one can obtain a three-dimensional spatial resolution. It is thus possible to probe the volume of the medium. This arrangement makes it possible to probe media, without any particular preparation if the medium is endowed with electro-optical properties.
  • the medium it is also possible to dop the medium with molecules, ions, etc. having electro-optical properties or conferring _electro-optical properties in the medium, in order to exacerbate the electro-optical properties of the medium, if the latter is already equipped with it, or to reveal the presence of electric fields in a medium which does not inherently have such properties.
  • the nature of the media surveyed can, thanks to the invention, be very diverse. In addition to the optoelectronic components already mentioned, it may be a local distribution, for example an interface between two separate dielectric media, possibly each devoid of any intrinsic electro-optical activity.
  • the medium is amorphous. It is for example a polymer matrix containing a solid solution of electro-optical molecules dispersed randomly and which have been locally oriented according to a non-centrosymmetric statistical order (under the effect of an electric field locally induced by a suitable electrode or by optical fields according to a configuration known as all-optical orientation which acts locally at the focal point of the orienting beams).
  • electro-optical properties can be designated under the suggestive names of "electro-optical surfaces" (case of two-dimensional or quasi-two-dimensional distribution of membrane type) or of "electro-optical islands” (voxels) in the case of inclusions of exogenous electro-optical structures in the ambient environment.
  • electro-optical surfaces case of two-dimensional or quasi-two-dimensional distribution of membrane type
  • electro-optical islands voxels
  • these are inclusions of electro-optical structures in a film of amorphous polymer type devoid of intrinsic electrooptical properties (these inclusions having dimensions on nanometric or micron scales; these are for example nanocrystals having nonlinear quadratic properties).
  • the invention is in particular of interest in two symmetrical situations. On the one hand, it allows, when the distribution of the electrooptical properties is unknown, to reveal the spatial mapping of this distribution a priori unknown by electric field setting with a set of simple electrodes allowing to control as well as possible the distribution of the field within the sample.
  • the invention makes it possible to determine the mapping of the internal or external field within the distribution, the latter depending both on this a priori known distribution of the electro-optical properties, but also on the geometry of the electrodes through which an external electric field is applied.
  • knowledge both of the distribution of the electric field and of the electro-optical properties of the structures, turns out to be limited.
  • the invention then makes it possible to carry out with certainty, upstream of this double unknown, a mapping of the optical phase shift felt by the incident wave which comes to probe the medium.
  • the means for mapping the phase shift of the light beam comprise an interferometer for dividing the light beam into a reference beam and a probe beam and measure the phase shift between the reference beam and the probe beam after crossing the area to be probed, in this interferometer, the servo of the respective lengths of the reference beam and the probe beam is active until 'at a cutoff frequency fc and these mapping means having a signal sampling frequency fa greater than the cutoff frequency fc; the temporal resolution of the detection of electric fields is limited only by that of the electronics and of the opto-electronic sensors of the means for mapping the phase shift of the light beam; - It includes means for moving the medium, according to the three dimensions of the space, under the probe beam; it includes scanning means suitable for scanning, with the light beam, the area to be probed and a reference area, with an acquisition frequency f of images recorded by the means for measuring variations in the phase of the light beam,
  • the scanning means comprise four acousto-optical deflectors, two - for deflecting the light beam, upstream of the confocal microscope, each respectively in one of the first and second directions of space and two for straightening the light beam each respectively in one of the first and second directions of space, downstream of the confocal microscope; in fact, these first and second directions of space
  • the invention relates to a method of implementing the device according to the invention. It is in particular a non-invasive method for detecting an electric field or potential, or their derivatives, in a medium presenting a linear or quadratic electro-optical effect, in which: one illuminates with an optical source at least one zone to be probed of the medium with a light beam whose path defines an optical axis, one carries out a mapping of the phase shift of the light beam, induced by an electric field or potential, or their derivatives, in the area to be probed, characterized in that the area to be probed is placed in a confocal microscope, itself interposed in means of mapping the phase shift of the light beam, so as to form an image of a plane of the area to be probed.
  • FIG. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment of a device according to the present invention
  • - Figures 2a to 2f schematically represent some examples of applications of the method according to the invention
  • FIG. 3 schematically represents a variant of the device of Figure 1;
  • FIG. 4 schematically represents the scanning carried out with the scanning means of the variant of FIG. 3; and - Figure 5 schematically shows a variant of the devices of Figures 1 and 3.
  • this device 1 is a microscope. It comprises an optical source 3 and an interferometer 5 constituting means for mapping the phase shift of the light beam 7.
  • the optical source 3 is for example a laser.
  • the wavelength, power and nature (pulsed or continuous) of this laser are, of course, to be adapted to the medium to be probed and more particularly to the optically active species (molecules, ions, electronic material, etc.) revealing the electric field prevailing in this medium.
  • the interferometer 5 comprises separating means 9, for example made up of a half-wave plate and a polarizer, controlled mirrors 11, a • sample holder 13, a confocal microscope 15 and optical elements 17. According to the 'example of embodiment of the microscope presented in Figure 1, the detection of electric fields is performed in transmission. Of course, it is within the reach of the skilled person to transpose this teaching. to perform this detection in reflection.
  • the inter erometer 5 is mounted in homodyne detection.
  • the separating means 9 divide the light beam 19 emitted by the source 3 into a reference beam 21 and a probe beam 23.
  • the squaring between the reference beam 21 and the probe beam 23 is slaved to ⁇ / 2 in order to have access relative variation of optical path.
  • An example of servo-control of mirrors 11 is given in the doctoral thesis of PF Cohadon (Kastler-Brossel Laboratory, Paris VI University, January 2000).
  • the probe beam 23 is focused, in a region of a sample 25 mounted in the sample holder 13, by means of a first optic 27 of the confocal microscope 15.
  • a second optic 28 of the confocal microscope 15 collects the light beam transmitted by the sample 25 at the level of this region.
  • the reflection may possibly take place after the second optic 28.
  • This light beam is then filtered by the optical elements 17 comprising a diaphragm which intercepts any signal not passing through the focal point of the second optic 28.
  • the sample 25 is moved under the probe beam 23 by means of a piezoelectric block which moves the sample holder 13, in the three directions of space. Sample 25 is thus probed in volume. Thanks to the piezoelectric block, it is possible to perform a three-dimensional mapping of the electric fields in the sample 25.
  • the probe beam 23 is detected and recorded by the means for mapping the phase shift of the light beam 7. More precisely, these means include detectors 29 and processing and control electronics 31.
  • Detectors 29 are ultra-fast photodiodes with high sensitivity such as those described in the aforementioned dissertation of the doctoral thesis of PF Cohadon. These detectors 29 serve as well for the control of the relative length of the optical paths of the reference beam 21 and the probe beam 23, as for the recording of the signal transmitted by the sample 25.
  • the electronics for processing and servo 31 is high frequency electronics known to those skilled in the art.
  • the device 1 as described above can be used to detect electric fields, the variations of which occur at a frequency greater than the cut-off frequency fc of the control of the relative length of the reference beam 21 and the probe beam 23. Thus, it can be used for the detection of periodic high frequency and reproducible signals.
  • the medium is excited at a frequency fe and the variation of the phase of the probe beam relative to that of the reference beam is measured, at this same frequency fe. It is possibly also possible to record possible responses to other frequencies which can provide information on noise, possible artefacts or other non-linear phenomena. It is thus possible to map the electrical response to an excitation signal at the frequency fe, endogenous or exogenous, at any frequency greater than the cut-off frequency fc.
  • the device described above can be implemented in numerous applications. By way of example, this device can be implemented in a method, in accordance with the invention, for testing opto-electronic components.
  • opto-component electronics, an electronic component, microelectronics, optronics, or even a circuit comprising components of at least one of these types.
  • these opto-electronic components have an electro-optical effect, at least in part of the area to be studied and / or to be mapped. More particularly, in this type of process, a periodic and reproducible excitation potential is created between two electrodes.
  • the area to be probed 34 comprises at least part of an opto-electronic component to which this potential is applied. This type of process can be used for studying segmented media (see Figure 2a).
  • This type of method can also be implemented for the study of multipolar fields (see FIG. 2c).
  • the potential is applied via at least one electrode with multipolar symmetry.
  • Multipolar symmetry electrode configurations provide access to multipole field structures. Such structures of multipolar fields allow access, for example, to the understanding of the orientation distribution of molecules under the influence of these multipolar fields.
  • the propagation of pulses in a conductor is studied. This conductor is then placed in an optically active medium.
  • fractal aggregates and in particular percolation in these aggregates are studied.
  • the latter further comprises scanning means 33 of the probe beam 23 on the sample 25.
  • These scanning means 33 are illustrated in FIG. 3. They comprise four acoustical deflectors optics 35. Two of these deflectors 35 are placed upstream of the confocal microscope 15 to deflect the probe beam 23.
  • These two deflectors 35 upstream of the confocal microscope are adjusted so as to keep only the order 1 of the beam parallel to the optical axis.
  • One of these two deflectors generates a scan of the sample 25, with the probe beam 23, in a first direction of space, at a frequency fx, which is also the acquisition frequency.
  • the other of these two deflectors generates a scan of the sample 25, with the probe beam 23, in a second direction of space, at a frequency fy (see FIG. 4).
  • An image of n pixels is thus formed in the first direction and m pixels in the second direction.
  • the other two of the four deflectors 35 are placed downstream of the confocal microscope 15 and make it possible to straighten the probe beam 23, each respectively in one of the first and second directions in space.
  • the scanning means 33 make it possible to modulate, at the frequency fx greater than the cut-off frequency fc, the signal coming from any detected electric fields. As illustrated in FIG. 4, the signal transmitted by the sample 25 during the scanning is recorded in the first and second directions. This scanning passes through a zone to be probed 34 and a reference zone 36.
  • This reference zone 36 can be an area of the sample 25 itself in which the electric fields do not vary.
  • a reference image that is to say an image of the phase without potential or with a reference or quiescent potential.
  • the image of the signal originating from any detected variations in the electric fields is thus brought back to a black background.
  • Synchronous detection was therefore carried out by which the relatively low frequency noise is eliminated.
  • Demodulation of the signal from any detected electric fields is carried out at the processing and servo electronics 31, in a conventional manner.
  • the variant described above of the device according to the invention can be used to detect electric fields whose variations occur at a frequency lower than the cut-off frequency fc of the control of the relative length of the reference beam 21 and the beam probe 23.
  • the area to be probed 34 comprises at least part of a natural or artificial biological environment.
  • the area to be probed 34 comprises at least part of a natural or artificial biological membrane.
  • biomimetic systems are studied and for example the diffusion of molecular species through artificial membranes. Modifications of these membranes due to various types of phenomena (chemical, biochemical, electrical, electromagnetic radiation, etc.) can be detected using the device according to the invention.
  • This type of application can be extended to the study of microfluidic systems, capsules, vesicles, etc.
  • the area to be probed 34 comprises at least part of a neuron or of a network of neurons and the device according to the invention gives access to the propagation of neural electrical signals and / or interneuronal, the origin of these signals, etc.
  • the device according to the invention in this case advantageously replaces the so-called "patch-clamp" techniques for which, for example for an observation field of 10 ⁇ 10 ⁇ m 2 , it would have required tens of thousands of electrodes, or more, for obtain equivalent mapping. Thanks to the device according to the invention, it also overcomes problems of contact, steric bulk, etc.
  • the device according to the invention also allows the study of disturbed or pathological, sclerotic neurons, degenerate, etc. Thanks to the device according to the invention, it is also possible to observe electrical phenomena on small scales, such as overvoltage phenomena or those occurring in chemical oxidation-reduction reactions, in chemical reactors on nanometric scales or not, at the level of micelles, clay-humic complexes, etc.
  • the area to be probed 34 then constitutes at least part of a chemical medium.
  • this comprises means for controlling the polarization 37 of the probe beam 23.
  • polarization control means 37 allow the polarization state of the probe beam 23 incident on the sample to be varied in a controlled manner.
  • polarization control means 37 adapted to obtain a linear polarization of the probe beam 23 whose angle p of polarization in the plane transverse to the optical axis, is variable over 360 °.
  • Such polarization control means 37 can consist of any device known to those skilled in the art, for preparing and rotating a state of linear polarization in the plane transverse to the optical axis. In particular, they can comprise a half-wave plate and / or a polarizer.
  • Such polarization control means 37 are arranged upstream of the first optic 27 and scanning means 33.
  • the medium must be doped with electro-optical molecules or ions, in order to exacerbate the electro-optical properties of the medium and / or make it possible to observe electric fields in media lacking such properties.
  • electro-optical molecules the following molecules are cited: the molecule "DR1" (Dispersed Red One) is well known to those skilled in the art.
  • the molecule "Crystal Violet” is also well known to those skilled in the art. It is an example of an octupole. It is sensitive to successive gradients of the electric field and not to the electric field itself. It is in fact not limited in the detection of electric fields according to the method according to the present invention, to non-linearities of order 2, non-linearities of higher order can be used; molecules derived from phthalocyanine by peripheral substitution with electron donor and acceptor groups in non-centrosymmetric geometry are also known to those skilled in the art. They can be used for the study of biological systems. Many other molecules can be used.
  • Rectangular scanning The scanning is carried out over an area of interest, including the area to be probed and the reference area, smaller than the area actually accessible. This type of scanning is particularly interesting if the area to be probed is reduced, we can then take the opportunity to scan at higher frequency with the same resolution or increase the resolution by tightening the pixels or any intermediate solution.
  • Scanning of several rectangles The scanning is carried out over an area corresponding to a set of rectangles such as those described in the previous paragraph.
  • the area of the reference may be unique while different areas correspond to different sound rectangles.
  • Scanning on surfaces of various shapes Scanning is performed on circular, elliptical, triangular, etc. surfaces, or on a composition of these surfaces.
  • Scanning on complex surfaces Scanning is performed on surfaces with complex shapes, as the application requires, for example for the study of all or part of an optoelectronic component or of a biological system (neuron , membrane, artificial membrane, for example of the Langmuir-Blodgett layer type, ).
  • n and m are substantially the numbers of pixels corresponding to an acquisition period respectively according to the x and y coordinates.
  • This type of scanning allows you to get as close as possible to the limits of the acousto-optical modulators. Of course, we can also keep this setting only on one of the two coordinates. Note that the realization of the control system for these different types of scanning are known to those skilled in the art.

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Abstract

Dispositif de détection non invasive d’un champ ou d'un potentiel électrique, ou de leurs dérivées spatiales et/ou temporelles, dans un milieu présentant un effet électro-optique linéaire ou quadratique, ce dispositif (1) comprenant une source optique (3) pour éclairer au moins une zone à sonder du milieu avec un faisceau lumineux dont le parcours définit un axe optique, et des moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux (7) de la zone a sonder. Les moyens de mesure de cartographie du déphasage du faisceau lumineux (7) comprennent un microscope confocal (15), dans lequel est placé la zone à sonder pour former une image d'un plan de la zone à sonder.

Description

Dispositif et procédé de détection et de mesure non invasives d'un. champ électrique
La présente invention est relative aux dispositifs et procédés de détection et cartographie quantitatives et non invasives d'un champ ou potentiel électrique ou encore de leurs dérivées spatiales et/ou temporelles dans un milieu optiquement actif, éventuellement structurellement connu. Dans ce document, on désigne par "milieu optiquement actif", un milieu présentant des propriétés électro-optiques et plus particulièrement un milieu présentant un effet électrooptique linéaire (dit effet Pockels), ou un effet électrooptique quadratique dont le seuil de manifestation est toutefois plus élevé que dans le cas linéaire, tout en restant compatible avec l'usage de lasers de puissance à impulsions brèves. En particulier, l'invention concerne un dispositif comprenant : une source optique pour éclairer au moins une zone à sonder du milieu avec un faisceau lumineux dont le parcours définit un axe optique, et des moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux, induit par un champ ou un potentiel électrique, ou leurs dérivées, dans la zone à sonder. Le document US-A-5 394 098 décrit un exemple d'un tel dispositif utilisé pour tester des composants optoélectroniques. Dans ce dispositif, la source optique est un laser et les moyens utilisés de cartographie du déphasage du faisceau lumineux consistent en un interféromètre . Le milieu ayant des propriétés électro-optiques est constitué d'une couche d'un polymère approprié recouvrant au moins la partie du composant que l'on veut tester. Ce type de dispositif présente. cependant 1 ' inconvénient de ne permettre la mesure de champs électriques qu'en surface du fait de la dissociation, inhérente à cette approche, entre d'une part le milieu électro-optique inconnu, cible de la mesure et qui est lui- même le siège du champ électrique à déterminer (ou de la distribution électro-optique à déterminer ou d'une conjonction des deux), et d'autre part le milieu électrooptique artificiel introduit comme révélateur des lignes de champ émises par le milieu à sonder. En outre, l'utilisation de ce type de dispositif est limitée à la détection de champs électriques dans des milieux pouvant recevoir des traitements de type dépôt en couche mince, tels que ceux généralement utilisés dans les technologies de fabrication des composants opto-électroniques . Ce type de dispositif ne peut pas être utilisé en particulier pour la détection de champs électriques en volume dans des milieux biologiques. La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients. A cet effet, on prévoit selon l'invention, un dispositif de détection non invasive d'un champ ou d'un potentiel électrique, ou de leurs dérivées, dans un milieu présentant un effet électro-optique linéaire ou quadratique, qui, outre les caractéristiques déjà mentionnées, est caractérisé par le fait que les moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux comprennent un microscope confocal, dans lequel est placée la zone à sonder de manière adaptée pour former une image d'un plan de la- zone à sonder. Grâce au microscope confocal, on peut obtenir une résolution spatiale tridimensionnelle. Il est ainsi possible de sonder le volume du milieu. Cette disposition permet de sonder des milieux, sans préparation particulière si le milieu est doté de propriétés électro-optiques. Il est aussi possible de doper le milieu avec des molécules, des ions, etc. ayant des propriétés électro-optiques ou conférant au milieu des propriétés _électro-op.tiques, afin d'exacerber les propriétés électro-optiques du milieu, si celui-ci en est déjà doté, ou pour révéler la présence de champs électriques dans un milieu qui ne possède pas intrinsèquement de telles propriétés . La nature des milieux sondés peut, grâce à l'invention, être très diverse. Outre les composants optoélectroniques déjà cités, il peut s'agir d'une distribution locale, par exemple une interface entre deux milieux diélectriques distincts éventuellement dépourvus chacun de toute activité électro-optique intrinsèque. L'interface entre les deux milieux à caractères individuellement non électro-optiques, induit alors une brisure structurelle de centrosymetrie au voisinage de la discontinuité et la possibilité d'un effet électro-optique. Selon un autre exemple de distribution locale des propriétés électrooptiques, le milieu est amorphe. Il s'agit par exemple d'une matrice polymère contenant une solution solide de molécules électro-optiques dispersées aléatoirement et qui ont été localement orientées selon un ordre statistique non- centrosymétrique (sous l'effet d'-un champ électrique induit localement par une électrode adéquate ou par des champs optiques selon une configuration dite d'orientation tout optique qui agit localement à la focale des faisceaux orientateurs) . On peut désigner de telles occurrences locales de propriétés électro-optiques sous les appellations suggestives de "surfaces électro-optiques" (cas de la distribution bidimensionnelle ou quasi-bidimensionnelle de type membrane) ou d' "îlots électro-optiques" (voxels) dans le cas d'inclusions de structures électro-optiques exogènes au milieu ambiant. Par exemple, il s'agit dans ce cas, d'inclusions de structures électro-optiques dans un film de type polymère amorphe dépourvu de propriétés électrooptiques intrinsèques (ces inclusions présentant des dimensions aux échelles nanométriques ou microniques ; ce sont par exemple des nanocristaux présentant des propriétés non linéaires quadratiques). On peut, à l'inverse, créer par désorientation axiale un défaut local d'effet électrooptique au sein d'une structure électro-optique initialement homogène (telle qu'obtenue par orientation quasi-uniforme sous champ électrique dans une configuration classique de type aiguille corona) . L'invention a en particulier de l'intérêt dans deux situations symétriques. D'une part, elle permet, quand la distribution des propriétés électrooptiques est inconnue, de révéler la cartographie spatiale de cette distribution a priori inconnue par mise sous champ électrique avec un jeu d'électrodes simples permettant de maîtriser aussi bien que possible la distribution du champ au sein de l'échantillon. D'autre part, quand la distribution spatiale des propriétés électro-optiques est bien connue par d'autres moyens (par exemple dans le cas d'un procédé technologique d'élaboration contrôlée de cette distribution), l'invention permet de déterminer la cartographie du champ interne ou externe au sein de la distribution, celle-ci dépendant à la fois de cette distribution a priori connue des propriétés électro- optiques, mais également de la géométrie des électrodes au travers desquelles est appliqué un champ électrique externe. Dans certains cas intermédiaires, la connaissance, tant de la distribution du champ électrique que des propriétés électro-optiques des structures, s'avère limitée. L'invention permet alors de réaliser avec certitude, en amont de cette double inconnue, une cartographie du déphasage optique ressenti par l'onde incidente qui vient sonder le milieu. Pour progresser dans la levée des indéterminations, l'homme de l'art émet alors des hypothèses structurelles et/ou physiques soit sur la structure du milieu électro-optique, soit sur la distribution du champ, soit sur une conjonction des deux. De même, grâce à l'invention, la résolution spatiale de la mesure des champs électriques n'est limitée que par l'optique utilisée. Dans des modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : les moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux comprennent un interféromètre pour diviser le faisceau lumineux en un faisceau de référence et un faisceau sonde et mesurer le déphasage entre le faisceau de référence et le faisceau sonde après traversée de la zone à sonder, dans cet interféromètre, l'asservissement des longueurs respectives du faisceau de référence et du faisceau sonde est actif jusqu'à une fréquence de coupure fc et ces moyens de cartographie ayant une fréquence d'échantillonnage de signal fa supérieure à la fréquence de coupure fc ; la résolution temporelle de la détection de champs électriques n'est limitée que par celle de l'électronique et des capteurs opto-électroniques des moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux ; - il comporte des moyens de déplacement du milieu, selon les trois dimensions de l'espace, sous le faisceau sonde ; il comporte des moyens de balayage adaptés pour balayer, avec le faisceau lumineux, la zone à sonder et une zone de référence, avec une fréquence d'acquisition f d'images enregistrées par les moyens de mesure des variations de la phase du faisceau lumineux, supérieure à la fréquence de coupure fc. il comporte des moyens de balayage adaptés pour balayer, avec le faisceau lumineux, la zone à sonder et la zone de référence selon une première direction de l'espace à une fréquence fx et selon une deuxième direction de l'espace avec une fréquence fy, pour former une image de n pixels selon la première direction et m pixels selon la deuxième direction, les fréquences fx et fy étant choisies telles que fx=fy/n et fy=fa/m ; ainsi, on obtient une modulation de la fréquence de variation du signal correspondant au phénomène électro-optique observé, à une fréquence fx plus élevée et avantageusement plus élevée que la fréquence de coupure fc ; plus précisément, les moyens de balayage comprennent quatre déflecteurs acousto-optiques, deux - pour défléchir le faisceau lumineux, en amont du microscope confocal, chacun respectivement dans l'une des première et deuxième directions de l'espace et deux pour redresser le faisceau lumineux chacun respectivement dans l'une des première et deuxième directions de l'espace, en aval du microscope confocal ; en fait, ces première et deuxième directions de l'espace sont perpendiculaires à l'axe optique ; au moins un déflecteur acousto-optique, en aval du microscope confocal, est réglé pour incliner l'ordre 0 du faisceau lumineux par rapport à l'axe optique, et conserver l'ordre 1 paraxial ; éventuellement une lunette de Galilée permet d'augmenter l'angle de déviation entre l'ordre 1 et l'axe optique ; et il comporte en outre, en amont du microscope confocal, des moyens de contrôle de la polarisation du faisceau lumineux en incidence sur la zone à sonder. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de mise en œuvre du dispositif selon l'invention. Il s'agit en particulier d'un procédé de détection non invasive d'un champ ou d'un potentiel électrique, ou de leurs dérivés, dans un milieu présentant un effet électro-optique linéaire ou quadratique, dans lequel : on éclaire avec une source optique au moins une zone à sonder du milieu avec un faisceau lumineux dont le parcours définit un axe optique, on réalise une cartographie du déphasage du faisceau lumineux, induit par un champ ou un potentiel électrique, ou leurs dérivées, dans la zone à sonder, caractérisé par le fait qu' on place la zone à sonder dans un microscope confocal, lui-même intercalé dans des moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux, de manière adaptée pour former une image d'un plan de la zone à sonder. Dans des modes de mise en œuvre du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une ou à l'autre des dispositions suivantes : connaissant la distribution des propriétés électro-optiques du milieu, on réalise une cartographie du champ électrique dans le milieu ; ou on génère un champ électrique de configuration connue dans le milieu, de manière à révéler des propriétés électro-optiques du milieu. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un de ses modes de réalisation. L'invention sera également mieux comprise à l'aide des dessins, sur lesquels : la figure 1 est un schéma de principe d'un exemple de mode de réalisation d'un dispositif conforme à la présente invention ; - les figures 2a à 2f représentent schématiquement quelques exemples d'applications du procédé selon l'invention ; la figure 3 représente schématiquement une variante du dispositif de la figure 1 ; la figure 4 représente schématiquement le balayage réalisé avec les moyens de balayage de la variante de la figure 3 ; et - la figure 5 représente schématiquement une variante des dispositifs des figures 1 et 3. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Un exemple de mode de réalisation du dispositif selon l'invention est présenté ci-dessous en relation avec les figures 1 et 2. Comme représenté sur la figure 1, ce dispositif 1 est un microscope. Il comporte une source optique 3 et un interféromètre 5 constitutif de moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux 7. La source optique 3 est par exemple un laser. La longueur d'onde, la puissance et la nature (puisée ou continue) de ce laser sont, bien entendu, à adapter au milieu à sonder et plus particulièrement aux espèces (molécules, ions, matériau électronique, etc.) optiquement actives révélant le champ électrique régnant dans ce milieu. Par exemple, pour une application à l'étude de composants opto-électroniques, on peut être amené à utiliser un laser He-Ne émettant à 632,8 nm, avec une puissance de quelques milliwatts. L ' interféromètre 5 comporte des moyens séparateurs 9, par exemple constitués d'une lame demi-onde et d'un polariseur, des miroirs asservis 11, un • porte-échantillon 13, un microscope confocal 15 et des éléments optiques 17. Selon l'exemple de mode de réalisation du microscope présenté sur la figure 1, la détection de champs électriques est effectuée en transmission. Bien entendu, il est à la portée de l'Homme du Métier de transposer cet enseignement pour effectuer cette détection en réflexion. L ' inter éromètre 5 est monté en détection homodyne . Les moyens séparateurs 9 divisent le faisceau lumineux 19 émis par la source 3 en un faisceau de référence 21 et un faisceau sonde 23. La quadrature entre le faisceau de référence 21 et le faisceau sonde 23 est asservie à π/2 afin d'avoir accès à la variation relative de chemin optique. Un exemple d'asservissement des miroirs 11 est donné dans le mémoire de thèse doctorale de P. F. Cohadon (Laboratoire Kastler-Brossel, université Paris VI, Janvier 2000). Le faisceau sonde 23 est focalisé, en une région d'un échantillon 25 monté dans le porte-échantillon 13, par l'intermédiaire d'une première optique 27 du microscope confocal 15. Une deuxième optique 28 du microscope confocal 15 collecte le faisceau lumineux transmis par l'échantillon 25 au niveau de cette région. Notons que, dans le cas d'une détection en réflexion, la réflexion peut éventuellement avoir lieu après la deuxième optique 28. Ce faisceau lumineux est alors filtré par les éléments optiques 17 comprenant un diaphragme qui intercepte tout signal ne passant pas par le foyer de la deuxième optique 28. L'échantillon 25 est déplacé sous le faisceau sonde 23 grâce à une cale piézoélectrique qui déplace le porte- échantillon 13, dans les trois directions de l'espace. L'échantillon 25 est ainsi sondé en volume. Grâce à la cale piézoélectrique, il est possible d'effectuer une cartographie tridimensionnelle des champs électriques dans l'échantillon 25. Le faisceau sonde 23 est détecté et enregistré par les moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux 7. Plus précisément, ces moyens comportent des détecteurs 29 et une électronique de traitement et d'asservissement 31. Les détecteurs 29 sont des photodiodes ultra-rapides à haute sensibilité telles que celles décrites dans le mémoire précité de la thèse doctorale de P. F. Cohadon. Ces détecteurs 29 servent aussi bien pour l'asservissement de la longueur relative des chemins optiques du faisceau de référence 21 et du faisceau sonde 23, que pour l'enregistrement du signal transmis par l'échantillon 25. L'électronique de traitement et d'asservissement 31 est une électronique haute fréquence connue de l'Homme du Métier. Le dispositif 1 tel que décrit ci-dessus peut être utilisé pour détecter des champs électriques dont les variations interviennent à une fréquence supérieure à la fréquence de coupure fc de l'asservissement de la longueur relative du faisceau de référence 21 et du faisceau sonde 23. Ainsi, il peut être utilisé pour la détection de signaux périodiques à haute fréquence et reproductibles. Par exemple, on excite le milieu à une fréquence fe et on mesure la variation de la phase du faisceau sonde par rapport à celle du faisceau de référence, à cette même fréquence fe . II est éventuellement possible d'enregistrer aussi d'éventuelles réponses à d'autres fréquences qui peuvent renseigner sur le bruit, d'éventuels artefacts ou d'autres phénomènes non linéaires. Il est ainsi possible de cartographier la réponse électrique à un signal d'excitation à la fréquence fe, endogène ou exogène, à toute fréquence supérieure à la fréquence de coupure fc. Le dispositif décrit ci-dessus peut être mis en œuvre dans de nombreuses applications. A titre d'exemple, ce dispositif peut être mis en œuvre dans un procédé, conforme à l'invention, de test de composants opto-électroniques . Dans ce document, on désigne par composant opto- électronique, un composant électronique, microélectronique, optronique, ou bien encore un circuit comprenant des composants d'au moins l'un de ces types. Avantageusement, ces composants opto-électroniques présentent un effet électro-optique, au moins dans une partie de la zone à étudier et/ou à cartographier. Plus particulièrement, dans ce type de procédé, on crée un potentiel d'excitation périodique et reproductible entre deux électrodes. La zone à sonder 34 comporte au moins une partie d'un composant opto-électronique auquel on applique ce potentiel. Ce type de procédé peut être utilisé pour l'étude de milieux segmentés (voir figure 2a) . Il permet alors de caractériser et de valider des procédés de fabrication de composants opto-électroniques à des échelles microniques et/ou submicroniques . Par exemple, on peut ainsi mesurer la résolution de zones gravées optiquement actives. Ce type de procédé peut également être mis en oeuvre pour l'étude de gradient de champs électriques, notamment par mise en oeuvre d'électrodes de forme non triviale (figure 2b). Il s'agit par exemple d'électrodes multipolaires (cf. géométrie octupolaire telle que décrite dans l'article J. Zyss, Nonlinear Optics, vol. 1, p. 3,
1991 ; voir également figure 2c) auxquelles on applique un potentiel électrique. Une structure électro-optique de symétrie multipolaire adaptée à celle des électrodes permet de révéler la dérivée du champ ; par exemple la dérivée seconde du champ au centre d'un jeu d'électrode octupolaire tel que décrit à la figure 2b, le champ et sa première dérivée s ' annulant par symétrie au centre de la microcellule d'orientation qui y est schématisée. Il est ainsi possible, grâce au procédé selon l'invention, de réaliser, la cartographie de gradients ou de courbures de champs électriques dans des zones optiquement actives. Ces cartes de champs peuvent être confrontées à des calculs pour les valider et affiner des modèles ou permettre au contraire de rechercher des configurations de champ dont les propriétés particulières sont difficilement accessibles par le calcul. Ce type de procédé peut encore être mis en oeuvre pour l'étude de champs multipolaires (voir figure 2c). Dans ce cas, le potentiel est appliqué par l'intermédiaire d'au moins une électrode à symétrie multipolaire. Des configurations d'électrodes à symétrie multipolaire donnent accès à des structures de champs multipolaires. De telles structures de champs multipolaires permettent d'accéder, par exemple, à la compréhension de la répartition en orientation de molécules sous l'influence de ces champs multipolaires. Selon une autre application du procédé selon l'invention, on étudie la propagation d'impulsions dans un conducteur (fil, circuit intégré, composant optoélectronique, etc.). Ce conducteur est alors placé dans un milieu optiquement actif. En soumettant le milieu à des impulsions ultra courtes, il est possible d'avoir accès, par une étude fréquentielle de la propagation de ces impulsions dans le conducteur, à des régimes transitoires ultra brefs et à des informations sur la résistance ohmique du conducteur (voir figure 2d) . Selon encore une application du procédé selon l'invention, on étudie des phénomènes de report de champ, de recouvrement spatial, etc. Dans les composants optoélectroniques, le champ appliqué entre des électrodes n'a pas toujours une forme simple (voir figure 2e) . Il peut en particulier se poser des problèmes de report de champ et de recouvrement spatial, à la fois statique ("poling" de la couche active du composant) et dynamique (champ de modulation) . Grâce à la cartographie des champs électriques, obtenue avec le procédé selon l'invention, il est possible d'optimiser la forme et la structure de ces composants, pour aboutir, par exemple, à la réduction de la tension de commande . Selon encore une autre application du procédé selon l'invention, on étudie des agrégats fractals et en particulier la percolation dans ces agrégats. Dans la zone à sonder 34, se trouve au moins une partie d'un agrégat fractal (voir figure 2f) . Selon une variante du dispositif 1 décrit ci-dessus, celui-ci comporte en outre des moyens de balayage 33 du faisceau sonde 23 sur l'échantillon 25. Ces moyens de balayage 33 sont illustrés par la figure 3. Ils comportent quatre déflecteurs acousto-optiques 35. Deux de ces déflecteurs 35 sont placés en amont du microscope confocal 15 pour défléchir le faisceau sonde 23. Ces deux déflecteurs 35 en amont du microscope confocal sont réglés de manière à ne conserver que l'ordre 1 du faisceau parallèle à l'axe optique. L'un de ces deux déflecteurs génère un balayage de l'échantillon 25, avec le faisceau sonde 23, selon une première direction de l'espace, à une fréquence fx, qui est aussi la fréquence d'acquisition. L'autre de ces deux déflecteurs génère un balayage de l'échantillon 25, avec le faisceau sonde 23, selon une deuxième direction de l'espace, à une fréquence fy (voir figure 4). On forme ainsi une image de n pixels selon la première direction et m pixels selon la deuxième direction. Si la fréquence d'échantillonnage de signal est fa, les fréquences fx et fy sont choisies telles que fx=fy/n et fy=fa/m et qu'elles soient toutes deux supérieures à la fréquence de coupure fc. Les deux autres des quatre déflecteurs 35 sont placés en aval du microscope confocal 15 et permettent de redresser le faisceau sonde 23, chacun respectivement dans l'une des première et deuxième directions de l'espace. Les moyens de balayage 33 permettent de moduler, à la fréquence fx supérieure à la fréquence de coupure fc, le signal provenant des éventuels champs électriques détectés. Comme illustré par la figure 4, on enregistre le signal transmis par l'échantillon 25 au cours du balayage selon les première et deuxième directions. Ce balayage passe par une zone à sonder 34 et une zone de référence 36. Cette zone de référence 36 peut être une zone de l'échantillon 25 lui-même dans laquelle ne varient pas les champs électriques. On soustrait alors de l'image du signal provenant des éventuels champs électriques détectés, une image de référence, c'est-à-dire une image de la phase sans potentiel ou avec un potentiel de référence ou de repos. On ramène ainsi, sur un fond noir, l'image du signal provenant des éventuelles variations détectées des champs électriques. On a donc réalisé une détection synchrone grâce à laquelle le bruit à relativement basse fréquence est éliminé. La démodulation du signal provenant des éventuels champs électriques détectés, est réalisée au niveau de l'électronique de traitement et d'asservissement 31, d'une manière classique. La variante décrite ci-dessus du dispositif selon l'invention peut être utilisée pour détecter des champs électriques dont les variations interviennent à une fréquence inférieure à la fréquence de coupure fc de l'asservissement de la longueur relative du faisceau de référence 21 et du faisceau sonde 23. Ainsi, il peut être utilisé pour la détection de signaux périodiques ou non, transitoires ou non et reproductibles ou non. Cette variante trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de la biologie. Dans ce cas, la zone à sonder 34 comporte au moins une partie d'un milieu biologique naturel ou artificiel. En effet, par exemple, la zone à sonder 34 comporte au moins une partie d'une membrane biologique naturelle ou artificielle. Ainsi, selon une application du procédé selon l'invention, on étudie des systèmes biomimétiques et par exemple la diffusion d'espèces moléculaires à travers des membranes artificielles. Des modifications de ces membranes dues à divers type de phénomènes (chimiques, biochimiques, électriques, rayonnement électromagnétique, etc.) peuvent être détectées grâce au dispositif selon l'invention. Ce type d'application peut s'étendre à l'étude de systèmes microfluidiques, de capsules, de vésicules, etc. Aussi, selon une application du procédé selon l'invention, on étudie des systèmes biologiques tels que les neurones, les cellules zoologiques ou végétales, etc. Dans le cadre de l'étude de neurones sains, la zone à sonder 34 comporte au moins une partie d'un neurone ou d'un réseau de neurones et le dispositif selon l'invention donne accès à la propagation des signaux électriques neuronaux et/ou interneuronaux, l'origine de ces signaux, etc. Le dispositif selon l'invention dans ce cas remplace avantageusement les techniques dites de "patch-clamp" pour lesquelles, par exemple pour un champ d'observation de lOxlOμm2, il aurait fallu plusieurs dizaines de milliers d'électrodes, ou plus, pour obtenir une cartographie équivalente. Grâce au dispositif selon l'invention, on s'affranchit en outre des problèmes de contact, d'encombrement stérique, etc. Le dispositif selon l'invention, permet aussi l'étude de neurones perturbés ou pathologiques, sclérosés, dégénérés, etc. Grâce au dispositif selon l'invention, on peut aussi observer des phénomènes électriques à petites échelles, tels que les phénomènes de surtension ou ceux se produisant dans les réactions chimiques d' oxydo-réduction, dans les réacteurs chimiques à des échelles nanométriques ou non, au niveau de micelles, de complexes argilo-humique, etc. La zone à sonder 34 constitue alors au moins une partie d'un milieu chimique. Selon encore une autre variante du dispositif conforme à l'invention, représentée sur la figure 5 et qui peut être combinée avec l'une et/ou l'autre des deux variantes déjà exposées, celui-ci comporte des moyens de contrôle de la polarisation 37 du faisceau sonde 23. Ces moyens de contrôle de la polarisation 37 permettent de faire varier de manière contrôlée l'état de polarisation du faisceau sonde 23 incident sur l'échantillon 25. Il s'agit par exemple de moyens de contrôle de la polarisation 37 adaptés pour obtenir une polarisation linéaire du faisceau sonde 23 dont l'angle p de polarisation dans le plan transverse à l'axe optique, est variable sur 360°. De tels moyens de contrôle de la polarisation 37 peuvent être constitués de n'importe quel dispositif connu de l'Homme du Métier, de préparation et de rotation d'un état de polarisation linéaire dans le plan transverse à l'axe optique. En particulier, ils peuvent comprendre une lame demi-onde et/ou un polariseur. De tels moyens de contrôle de la polarisation 37 sont disposés en amont de la première optique 27 et des moyens de balayage 33. L'Homme du Métier est alors apte à mener les calculs correctifs nécessaires au passage de l'état de polarisation linéaire en amont de cette première optique 27, à l'état de polarisation elliptisé au niveau de l'échantillon 25. Un analyseur de polarisation 39 facultatif peut être placé à la sortie de la deuxième optique 28, en complément des moyens de contrôle de la polarisation 37. Dans certains cas, que ce soit en électronique ou en biologie, le milieu doit être dopé avec des molécules ou des ions électro-optiques, afin d'exacerber les propriétés électro-optiques du milieu et/ou permettre d'observer des champs électriques dans des milieux dépourvus de telles propriétés . A titre d'exemple de molécules électro-optiques, on cite les molécules suivantes : la molécule "DR1" (Dispersed Red One) est bien connue de l'Homme du Métier. Elle est plutôt utilisée pour l'étude de composants opto-électroniques de modulation et les systèmes biomimétiques ; la molécule "Cristal Violet" est aussi bien connue de l'Homme du Métier. Elle constitue un exemple d'octupôle. Elle est sensible aux gradients successifs du champ électrique et non au champ électrique lui-même. On n'est en effet pas limité dans la détection des champs électriques selon le procédé conforme à la présente invention, à des non-linéarités d'ordre 2, on peut utiliser des non linéarités d'ordre supérieur ; des molécules dérivées de la phtalocyanine par substitution périphérique avec des groupements donneurs et accepteurs d'électrons en géométrie non-centrosymétrique, sont également connues de l'Homme du Métier. Elles peuvent être utilisées pour l'étude de systèmes biologiques. De nombreuses autres molécules peuvent être utilisées. Il peut s'agir en particulier de différentes formes des molécules indiquées ci-dessus ou dérivées de ces dernières . Il a été décrit ci-dessus un mode de réalisation des moyens de balayage 33, mais de nombreux types de balayage peuvent être envisagés. Pour n'en citer que quelques-uns : Balayage rectangulaire : Le balayage est effectué sur une zone d'intérêt, comprenant la zone à sonder et la zone de référence, plus petite que la surface effectivement accessible. Ce type de balayage est en particulier intéressant si la zone à sonder est réduite, on peut alors en profiter pour balayer à plus haute fréquence avec la même résolution ou augmenter la résolution en resserrant les pixels ou toute solution intermédiaire. Balayage de plusieurs rectangles : Le balayage est effectué sur une zone correspondant à un ensemble de rectangles tels que ceux décrits au paragraphe précédent. La zone de 'référence peut être unique alors que les différentes zones à sonder correspondent à des rectangles différents. Ceci peut être utile si la zone à sonder ne peut être couverte par un seul rectangle. Balayage sur des surfaces de formes variées : Le balayage est effectué des surfaces circulaires, elliptiques, triangulaires, etc., ou sur une composition de ces surfaces. Balayage sur des surfaces complexes : Le balayage est effectué sur des surfaces aux formes complexes, telles que l'application le nécessite, par exemple pour l'étude de tout ou partie d'un composant opto-électronique ou d'un système biologique (neurone, membrane, membrane artificielle, par exemple du type couche de Langmuir- Blodgett, ... ) . Balayage paramétré : Le balayage est effectué selon des trajectoires avec des coordonnée x et y paramétrées comme suit : x = cos ( . n . t ) y = cos (w. n .m. t ) où n et m sont sensiblement les nombres de pixels correspondant à une période d' acquisition respectivement selon les coordonnées x et y. Ce type de balayage permet de s'approcher au maximum des limites des modulateurs acousto- optiques. Bien entendu, on peut aussi ne conserver ce paramétrage que sur l'une des deux coordonnées. Notons que la réalisation du système de commande de ces différents types de balayage sont connus de l'Homme du Métier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection non invasive d'un champ ou d'un potentiel électrique, ou de leurs dérivées, dans un milieu présentant un effet électro-optique linéaire ou quadratique, ce dispositif comprenant : une source optique (3) pour éclairer au moins une zone à sonder du milieu avec un faisceau lumineux dont le parcours définit un axe optique, - des moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux (7), induit par un champ ou un potentiel électrique, ou leurs dérivées, dans la zone à sonder, caractérisé par le fait que les moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux (7) comprennent un microscope confocal (15), dans lequel est placée la zone à sonder de manière adaptée pour former une image d'un plan de la zone à sonder.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux (7) comprennent un interféromètre (5) pour diviser le faisceau lumineux (19) en un faisceau de référence (21) et un faisceau sonde (23) et mesurer le déphasage entre le faisceau de référence (21) et le faisceau sonde (23) après traversée de la zone à sonder, dans cet interféromètre (5) , l'asservissement des longueurs respectives du faisceau de référence et du faisceau sonde est actif jusqu'à une fréquence de coupure fc et ces moyens de cartographie (7) ayant une fréquence d'échantillonnage de signal fa supérieure à la fréquence de coupure fc.
3. Dispositif selon la revendication 2, comportant des moyens de déplacement du milieu, selon les trois dimensions de l'espace, sous le faisceau sonde (23).
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, comportant des moyens de balayage (33) adaptés pour balayer, avec le faisceau lumineux, la zone à sonder (34) et une zone de référence (36), avec une fréquence d'acquisition f d'images enregistrées par les moyens de mesure des variations de la phase du faisceau lumineux (7), supérieure à la fréquence de coupure fc.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les moyens de balayage (33) balayent la zone à sonder (34) et la zone de référence (36) , selon une première direction de l'espace à une fréquence fx et selon une deuxième direction de l'espace avec une fréquence fy, pour former une image de n pixels selon la première direction et m pixels selon la deuxième direction, les fréquences fx et fy étant choisies telles que fx=fy/n et fy=fa/m.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel, les moyens de balayage (33) comprennent quatre déflecteurs acousto-optiques, deux pour défléchir le faisceau lumineux, en amont du microscope confocal (15), chacun respectivement dans l'une des première et deuxième directions de l'espace et deux pour redresser le faisceau lumineux chacun respectivement dans l'une des première et deuxième directions de l'espace, en aval du microscope confocal (15).
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel au moins un déflecteur acousto-optique, en aval du microscope confocal (15), est réglé pour incliner l'ordre 0 du faisceau lumineux par rapport à l'axe optique, et conserver l'ordre 1 paraxial.
8. Dispositif selon la revendication 7, comprenant une lunette de Galilée pour augmenter l'angle entre l'ordre 1 et l'axe optique.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comportant en outre, en amont du microscope confocal (15) , des moyens de contrôle de la polarisation (37) du faisceau lumineux en incidence sur la zone à sonder.
10. Procédé de détection non invasive d'un champ ou d'un potentiel électrique, ou de leurs dérivées, dans un milieu présentant un effet électro-optique linéaire ou quadratique, dans lequel : on éclaire avec une source optique (3) au moins une zone à sonder du milieu avec un faisceau lumineux dont le parcours définit un axe optique, on réalise une cartographie du déphasage du faisceau lumineux, induit par un champ ou un potentiel électrique, ou leurs dérivées, dans la zone à sonder, caractérisé par le fait qu'on place la zone à sonder dans un microscope confocal, lui-même intercalé dans des moyens de cartographie du déphasage du faisceau lumineux (7), de manière adaptée pour former une image d'un plan de la zone à sonder.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, connaissant la distribution des propriétés électro-optiques du milieu, on réalise une cartographie du champ électrique dans le milieu.
12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on génère un champ électrique de configuration connue dans le milieu, de manière à révéler des propriétés électro-optiques du milieu.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, dans lequel on utilise un interféromètre (5) pour diviser le faisceau lumineux en un faisceau de référence (21) et un faisceau sonde (23) et mesurer le déphasage entre le faisceau de référence (21) et le faisceau sonde (23) après traversée de la zone à sonder, on asservit des longueurs respectives du faisceau de référence (21) et du faisceau sonde (23) à des moyens de photo-détection (29) et on acquiert, avec les moyens de photo-détection (29), des images à une fréquence d'échantillonnage de signal fa (21) supérieure à la fréquence de coupure fc de l'asservissement des longueurs respectives du faisceau de référence et du faisceau sonde.
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel on déplace le milieu, selon les trois dimensions de l'espace, sous le faisceau sonde (23) .
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel on excite le milieu à une fréquence fe et on mesure la variation de la phase du faisceau sonde (23) par rapport à celle du faisceau de référence (21) , à cette même fréquence fe.
16. Procédé selon la revendication 13, dans lequel on balaye, avec le faisceau sonde (23), la zone à sonder (34) et une zone de référence (36) , avec une fréquence d'acquisition f d'images enregistrées par les moyens de mesure des variations de la phase du faisceau lumineux (7), supérieure à la fréquence de coupure fc.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel on balaye la zone à sonder (34) et la zone de référence (36), selon une première direction de l'espace à une fréquence fx et selon une deuxième direction de l'espace avec une fréquence fy, pour former une image de n pixels selon la première direction et m pixels selon la deuxième direction, les fréquences fx et fy étant choisies telles que fx=fy/n et fy=fa/m.
18. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, dans lequel on règle au moins un déflecteur acousto-optique en aval du microscope confocal (15), pour incliner l'ordre 0 du faisceau lumineux par rapport à l'axe optique, et conserver l'ordre 1 paraxial.
19. Procédé selon la revendication 18, dans lequel on augmente grâce à une lunette de Galilée, l'angle entre l'ordre 1 et l'axe optique.
20. Procédé selon l'une des revendications 10 à 19, dans lequel la zone à sonder comporte au moins une partie d'un composant opto-électronique auquel on applique un potentiel.
21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel on applique le potentiel par l'intermédiaire d'au moins une électrode dont la forme est adaptée pour créer un gradient de champ électrique.
22. Procédé selon l'une des revendications 20 et 21, dans lequel on applique le potentiel par l'intermédiaire d'au moins une électrode multipolaire.
23. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, dans lequel on place le composant opto-électronique dans un milieu optiquement actif.
24. Procédé selon l'une des revendications 20 à 23, dans lequel on étudie la propagation d'une impulsion électrique dans le composant opto-électronique.
25. Procédé selon l'une des revendications 10 à 19, dans lequel la zone à sonder comporte au moins une partie d'un agrégat fractal.
26. Procédé selon l'une des revendications 10 à 19, dans lequel la zone à sonder comporte au moins une partie d'un milieu biologique.
27. Procédé selon la revendication 26, dans lequel la zone à sonder comporte au moins une partie d'une membrane biologique .
28. Procédé selon l'une des revendications 26 et 27, dans lequel la zone à sonder comporte au moins une partie d'un neurone, ou d'un réseau de neurones.
29. Procédé selon l'une des revendications 10 à 19, dans lequel la zone à sonder comporte au moins une partie d'une membrane artificielle.
30. Procédé selon l'une des revendications 10 à 19, dans lequel la zone à sonder constitue au moins une partie d'un milieu chimique.
31. Procédé selon l'une des revendications 10 à 30, dans lequel on dope le milieu avec des molécules ou des ions aux propriétés électro-optiques ou conférant au milieu des propriétés électro-optiques.
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