Méthodes holographiques et spectroscopiques appliquées à l'imagerie acousto-optique de milieux diffusants épais - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Spectroscopic and holographic filtering applied to acousto-optic imaging of thick scattering media

Méthodes holographiques et spectroscopiques appliquées à l'imagerie acousto-optique de milieux diffusants épais

Salma Farahi
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 916971

Résumé

Imaging through a thick and scattering medium is difficult using conventional optical imaging techniques. Acousto-optic imaging is a multimodal imaging technique based on the interaction between a light wave and an acoustic wave. This acoustic wave modulates the phase of the light field. It is then possible to access a local optical contrast at the millimetric resolution of ultrasound. Several methods are used to detect the ultrasound "tagged photons". They can be coherent or incoherent in nature and attempt to address the various issues imposed by imaging with multiple scattered light. In this thesis we explored three kind of detections at 800 nm, in the optical therapeutic window (region of the spectrum where absorption is minimal in biological tissues). Spectral holeburning in a rare-earth ion doped crystal allowed us to achieve a hyperfine spectral filter centered on the tagged photons frequency at low temperatures. A sensitive detection of tagged photons was then performed by heterodyne off-axis digital holography coupled with a long pulse laser. Acousto-optic profiles were obtained through several centimeters of thickness. At last, wavefront adaption by photorefractive holography in a SPS:Te (tellurium-doped tin Hypothiodiphosphate) crystal allowed us to achieve a real-time imaging. Images in two and three dimensions were obtained through several hundreds of optical thicknesses. The process of phase conjugation by four-wave mixing has also been explored as a perspective.
Imager à travers un milieu diffusant épais est difficile en utilisant des techniques d'imagerie optique conventionnelles. L'imagerie acousto-optique est une technique d'imagerie multimodale basée sur l'interaction entre une onde lumineuse et une onde acoustique. Cette dernière module la phase du champ lumineux. Il est alors possible d'accéder à un contraste optique local à la résolution millimétrique des ultrasons. Plusieurs méthodes sont utilisées pour détecter les " photons marqués " par les ultrasons. Elles peuvent être de nature cohérente ou incohérente et tentent de répondre aux différentes problématiques qu'impose l'imagerie en régime de diffusion multiple. Dans cette thèse nous avons exploré trois techniques de détection à 800 nm, dans la fenêtre thérapeutique optique (région du spectre où l'absorption est minimale dans les tissus biologiques). Le phénomène de \textit{holeburning} spectral dans un cristal dopé ion terre rare nous a permis de réaliser un filtre spectral hyperfin centré sur la fréquence des photons marqués à basse température. Une détection sensible des photons marqués a ensuite été réalisée par holographie numérique hétérodyne hors-axe couplée à un laser longues impulsions. Des profils acousto-optiques ont été obtenus à travers plusieurs centimètres d'épaisseur. L'adaptation de front d'onde par holographie phototoréfractive dans un cristal de SPS :Te (Hypothiodiphosphate d'étain dopé tellure) nous a enfin permis de faire une imagerie en temps réel. Des images en deux et trois dimensions ont été réalisées à travers plusieurs centaines d'épaisseurs optiques. Le processus de conjugaison de phase par mélange à quatre ondes a aussi été exploré en perspective.
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Dates et versions

tel-00656624 , version 1 (04-01-2012)
tel-00656624 , version 2 (05-01-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00656624 , version 2

Citer

Salma Farahi. Méthodes holographiques et spectroscopiques appliquées à l'imagerie acousto-optique de milieux diffusants épais. Optique [physics.optics]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00656624v2⟩
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