Article de référence | Réf : RE206 v1

Acquisition de la matrice de transmission
Contrôler la lumière à travers un milieu désordonné - Approche matricielle et applications

Auteur(s) : Sébastien POPOFF, Geoffroy LEROSEY, Sylvain GIGAN

Date de publication : 10 déc. 2011

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INTRODUCTION

Résumé : Comprendre la propagation des ondes à travers un milieu diffusant désordonné est un défi important de la physique des ondes, en particulier pour les applications médicales. Un milieu qui diffuse de nombreuses fois les ondes, mélange l'information lumineuse de façon aléatoire et est considéré comme opaque. Néanmoins, dans un tel milieu, l'information n'est pas perdue. Nous présentons ici une méthode pour caractériser la réponse d'un milieu afin d'être capable de « voir » une image à travers un milieu opaque.

Mots-clés : Optique – Diffusion multiple – Milieux Complexes – Matrice de transmission – Matrices aléatoires – Problème inverse – Conjugaison de Phase

Points clés

Domaine : Optique

Degré de diffusion de la technologie : Emergence I Croissance I Maturité

Technologies impliquées : Laser – Modulateur spatial de lumière

Domaines d'application : Imagerie médicale – Télécommunication

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : Optics Valley

Centres de compétence : Institut Fresnel (Marseille) – Institut Langevin (Paris)

Industriels : Thalès – Imagine Optics

Autres acteurs dans le monde : Allard Pieter Mosk (University of Twente) –Changhuei Yang (California Institute of Technology) – Rafael Piestun (University of Colorado)

Contact : [email protected]

http://www.institut-langevin.espci.fr/

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re206


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3. Acquisition de la matrice de transmission

3.1 Montage expérimental

Le montage expérimental de la mesure de MT d'un milieu se divise en trois parties, une partie d'émission et de modulation, le milieu à étudier et une partie de mesure (3).

La partie d'émission et de modulation comprend le laser et le système de façonnage du front d'onde. Un faisceau laser vert (532 nm) est élargi et envoyé sur un SLM (Spatial Light Modulator). Le SLM est un écran à cristaux liquides qui permet, dans nos conditions d'expérience, de moduler la phase de l'onde indépendamment sur chacun de ses pixels avec une faible modulation résiduelle d'amplitude (inférieure à 10 %). Le faisceau est alors projeté sur la surface de l'échantillon de façon à ce qu'un pixel du SLM corresponde approximativement à un vecteur entrant dans le milieu.

L'échantillon étudié est une couche opaque d'oxyde de zinc d'environ 80 µm d'épaisseur déposée sur une lame de verre. L'oxyde de zinc rentre dans la composition de certaines peintures blanches, lui donnant son opacité.

La partie de mesure est constituée d'une caméra CCD précédée d'un objectif de microscope qui assure la correspondance entre un pixel de la caméra et une composante du champ de sortie du milieu.

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3.2 Acquisition

Afin de reconstruire la MT du milieu, il est nécessaire pour une onde incidente donnée de mesurer la réponse du milieu, c'est-à-dire le champ optique résultant en sortie en amplitude et en phase.

Une caméra CCD, tout comme l'œil humain, n'est sensible qu'à l'intensité lumineuse. Nous perdons alors toute information sur la phase de l'onde. Il est classiquement possible de retrouver l'information de phase en faisant interférer le champ à mesurer avec une onde de référence connue, ce qui donne accès à la différence de phase entre ces deux ondes. C'est le principe de l'holographie optique. Pour un champ optique à mesurer Eout et un champ de référence...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SHIRATORI (A.), OBARA (M.) -   Photorefractive coherence-gated interferometry.  -  Review of Scientific Instruments, 69 : 3741, 1998.

  • (2) - WANG (L.), HO (P.P.), LIU (C.), ZHANG (G.), ALFANO (R.R.) -   Ballistic 2-D imaging through scattering walls using an ultrafast optical Kerr gate.  -  Science, 253 (5021) : 769, 1991.

  • (3) - DERODE (A.), ROUX (Ph.), FINK (M.) -   Robust acoustic time reversal with high-order multiple scattering.  -  Phys. Rev. Lett., 75 (23) : 4206–4209, Dec 1995.

  • (4) - LEROSEY (G.), DE ROSNY (J.), TOURIN (A.), DERODE (A.), MONTALDO (G.), FINK (M.) -   Time reversal of electromagnetic waves.  -  Phys. Rev. Lett., 92 (19) : 193904, May 2004.

  • (5) - LEROSEY (G.), DE ROSNY (J.), TOURIN (A.), FINK (M.) -   Focusing beyond the diffraction limit with far-field time reversal.  -  Science, 315 (5815) : 1120, 2007.

  • (6) - YAQOOB (Z.), PSALTIS (D.), FELD...

1 À lire également dans nos bases

KERN (M.) - Problèmes inverse. - [AF1380] 2010.

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2 Annuaire

Optics Valley

http://www.opticsvalley.org

Institut Fresnel (Marseille)

Institut Langevin (Paris)

http://www.institut_langevin_espci.fr

Thalès

http://www.thalesgroup.com

Imagine Optic's

http://www.imagine-optic.com

École Supérieure de Physique et de chimie industrielle ESPCI

http://www.espci.fr

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