DOSSIER
Façonnage du front D ' onde
FAÇONNAGE DU FRONT D ' ONDE POUR L’ ÉTUDE DES MILIEUX COMPLEXES
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Rodrigo GUTIÉRREZ-CUEVAS 1, *, Sébastien M. POPOFF 2
1
Université Paris-Saclay, CNRS, ENS Paris-Saclay, CentraleSupélec, LuMIn, 91405, Orsay, France
2
Institut Langevin, ESPCI Paris, Université PSL, CNRS, 75005 Paris, France * rodrigo. gutierrez @ ens-paris-saclay. fr
Le façonnage du front d’ onde permet de contrôler la propagation de la lumière dans les milieux complexes. Cette approche repose sur l’ utilisation de modulateurs spatiaux de lumière, permettant de contrôler le champ optique sur un grand nombre de pixels, et sur des méthodes d’ optimisation du champ ou de caractérisation du milieu par des matrices de transmission. Elle ouvre l’ accès à de nouvelles applications en imagerie, en télécommunications ou encore en traitement optique de l’ information. https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202513246
Article publié en accès libre sous les conditions définies par la licence Creative Commons Attribution License CC-BY( https:// creativecommons. org / licenses / by / 4.0), qui autorise sans restrictions l’ utilisation, la diffusion, et la reproduction sur quelque support que ce soit, sous réserve de citation correcte de la publication originale.
Les applications de façonnage du front d’ onde trouvent leur origine dans le développement des techniques d’ optique adaptative, où un miroir déformable ajuste sa forme afin de compenser les distorsions du front d’ onde dues aux aberrations optiques et ainsi améliorer la qualité d’ image de divers systèmes. Cette approche a été initialement développée pour l’ astronomie et a ensuite été adaptée à la microscopie, notamment pour l’ imagerie rétinienne. Dans ces systèmes, les distorsions proviennent principalement d’ aberrations de bas ordre, pouvant être corrigées avec un nombre réduit de degrés de liberté, c’ est-à-dire à l’ aide d’ un petit nombre d’ actionneurs intégrés au miroir déformable( typiquement une à quelques dizaines).
Cependant, lorsque la lumière se propage dans un milieu dit complexe, celui-ci mélange l’ information spatiale portée par l’ onde incidente dans un grand nombre de modes [ 1 ]. On distingue généralement trois grandes classes de milieux complexes:( i) les milieux diffusants, tels que la peinture blanche, les nuages ou les tissus biologiques;( ii) les guides d’ ondes, désordonnés ou non, notamment les fibres optiques multimodes; et( iii) les cavités multimodes. En optique, la majorité des travaux et des applications se concentre sur les deux premières catégories en raison de leur importance pour l’ imagerie et les télécommunications. Comme illustré en figure 1, lorsqu’ un tel milieu est illuminé par un faisceau cohérent, le mélange spatial conduit à l’ apparition d’ une figure de speckle( ou tavelure) en sortie. Cette figure d’ intensité présente une structure apparemment aléatoire, constituée de maxima et de minima résultant d’ interférences constructives ou destructives positionnés de manière aléatoires [ 1 ]. Pour passer de cette figure de speckle
46 www. photoniques. com I Photoniques 132