Sur la Réalisation d'un imageur cohérent permettant de visualiser des "tranches" de matériaux optiquement diffusants.
Ce thème est relativement neuf au laboratoire. Très encouragés par notre dernier comité scientifique, par les commissions 4 et 8 du CNRS et par la Direction du SPM nous avons activement participé à la mise en place d'un groupe de travail (informel au début puis soutenu par le GDR Ondes et Milieux Aléatoires).
Rappelons que pour "imager" des structures noyés dans des milieux diffusants trois approches sont possibles, elles sont associés à trois "classes de photons" qui se propagent entre la source et le détecteur :
- Les photons ballistiques (ou cohérents) qui ne subissent
pas de collision avec les diffuseurs.
- Les photons serpentiles qui ne s'éloignent pas trop du chemin
optique du principe de Fermat et que l'on sélectionne temporellement
(ce sont les premiers arrivés après une impulsion très
courte).
- Les photons qui suivent des trajectoires complexes prévues
par l'équation de diffusion que l'on cherche à "inverser"
pour retrouver les structures.
Nous avons porté notre effort sur la première méthode en utilisant l'interférométrie à deux ondes (l'onde de référence permet ainsi une sélection des photons ÒcohérentsÓ et élimine ceux dont la phase varie aléatoirement).
Deux montages ont été réalisés qui ont pour caractéristique principale d'opérer avec des détecteurs multiples (Barrettes de photodiodes ou caméra CCD), une modulation du chemin optique et une détection synchrone multiplexée pour avoir une bonne dynamique :
- Un interféromètre de Mach Zehnder avec une source
laser.
- Un microscope interférométrique avec des sources incohérentes
(diodes électroluminescentes, source Blanche).
Le premier montage nous a permis de suivre des phénomènes d'interférences (franges) sur une douzaine d'ordres de grandeur (en flux cohérent traversant le milieu diffusant). Pour les faibles niveau de diffusion la théorie de Mie est bien vérifiée et ce modèle à une particule reste valable. Au plus fortes concentrations deux effets peuvent se produire, la diffusion multiple et la reconstruction cohérente de la lumière diffusée dans la direction de l'onde incidente. Nous avons alors essayé d'utiliser ce montage avec des matériaux biologiques (tissus musculaires) mais les différentes échelles spatiales présentes dans le matériau créent une distorsion du front d'onde telle que seule le speckle est observable.
Pour s'affranchir de ces effets nous avons monté sur un
microscope de faible grandissement un objectif interférométrique
à immersion conçu et réalisé au laboratoire.
Ce système nous a permis d'obtenir d'excellentes images d'objets
de phase (topographie) avec une résolution de l'ordre de deux microns
à travers quelques mm de milieux diffusants (typiquement une dizaine
de libres parcours moyen).
L'utilisation de sources à faible cohérence permet de
"découper" en profondeur des objets assez facilement même
s'ils n'ont pas une qualité optique particulièrement bonne.
Contact : Prof. A. Claude BOCCARA or email