Imagerie quantique dans les milieux diffusants - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2021

Quantum imaging in scattering media

Imagerie quantique dans les milieux diffusants

Résumé

Since 2010, the two-photon interference phenomenon in presence of scattering medium has been widely studied. In this thesis, we address the spatial aspects of the spatial quantum correlation function between two entangled photons of high dimensionality generated through the SPDC process and detected with two EMCCD cameras. We present the principle of the entangled photons pairs generation and how the spatial quantum correlation between the SPDC beams can be measured. Then, we introduce a numerical method based on the simulation of the biphoton wave-function in order to calculate the spatial quantum correlation function between the entangled photons transmitted through a thin or thick scattering medium and we present the experimental results. In the case of a thin scattering medium, we show that the far-field spatial quantum correlation function exhibits a speckle pattern inasmuch as the pump beam is sufficiently large in the plane of the biphoton source. For the near-field quantum correlation measurment, we show that the contrast of the speckle pattern is reduced. In the case of a thick scattering medium, we demonstrate that the spatial quantum correlation function in both spaces exhibits a structure with a very low contrast. Finally, using a SLM we demonstrate on the one hand that by using a iterative process it is possible to focus a coherent beam through a scatterer and to obtain a SNR with the same magnitude as that obtained using the transmission matrix method. On the other hand, without a thin scattering medium, we experimentally show that is possible to manipulate the spatial correlations of the entangled photons. In presence of a scattering medium, we numerically show that it is possible to focus the spatial quantum correlations through the scatterer.
Depuis les années 2010, l'étude du phénomène d'interférence à deux photons en présence d'un milieu diffusant a connu un progrès significatif. Cette thèse d'inscrit dans cette dynamique à travers l'étude des corrélations quantiques spatiales entre des paires de photons intriqués de haute dimensionnalité générées par l'émission paramétrique spontanée et détectées à l'aide de caméras EMCCD. Dans ce manuscrit, nous présentons le principe de la génération des paires de photons intriqués et la méthode de mesure expérimentale des corrélations quantiques spatiales entre ces photons. Ensuite, nous introduisons un modèle numérique de la fonction d'onde du biphoton permettant de simuler la propagation des paires de photons intriqués à travers un milieu diffusant mince et épais et nous présentons les résultats expérimentaux correspondant. Dans le cas d'un diffuseur mince, nous démontrons que la distribution de la fonction de corrélation quantique en champ lointain décrit un speckle si le faisceau pompe est suffisamment large dans le plan du cristal, tandis qu'en champ proche, le contraste du speckle de corrélation est réduit. Dans le cas d'un diffuseur épais, nous démontrons que la fonction de corrélation décrit, dans les deux espaces, une structure granulaire avec un faible contraste. Enfin, en utilisant un SLM nous démontrons d'une part qu'à travers une méthode itérative, il est possible de focaliser un faisceau cohérent sur une cible situé derrière un diffuseur avec les mêmes performances que la méthode basée sur la matrice de transmission du diffuseur. D'autre part,en absence de diffuseur, nous démontrons expérimentalement qu'il est possible de manipuler les corrélations quantiques spatiales entre les paires de photons intriqués. En présence d'un diffuseur nous démontrons numériquement qu'il est possible de focaliser les corrélations quantiques spatiales sur une cible située derrière le milieu diffusant.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03559807 , version 1 (07-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03559807 , version 1

Citer

Gnatiessoro Soro. Imagerie quantique dans les milieux diffusants. Optique / photonique. Université Bourgogne Franche-Comté, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UBFCD045⟩. ⟨tel-03559807⟩
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