DOSSIER
Façonnage du front D ' onde
la Matrice de Transmission( MT) [ 8 ]. Alors, plutôt que d ' adapter séquentiellement l ' entrée à une propriété souhaitée, on mesure la MT pour ensuite l ' utiliser pour réaliser une opération donnée. Typiquement, on envoie une série de masques sur le SLM, formant une base d ' illumination, et on mesure pour chacun le champ complexe en sortie, chaque mesure constituant une colonne de la MT( voir figure 4, droite). Une fois mesurée, elle permet de contrôler la propagation de la lumière et ainsi de trouver le champ incident pour, par exemple, focaliser en n’ importe quel point à la sortie, ou maximiser le transport d’ énergie. De même, on peut mesurer la matrice de réflexion, qui lie le champ incident au champ réfléchi, et ainsi donne des informations sur le milieu ou sur un objet dissimulé, sans accès à l’ autre côté. Cependant, outre la nécessité d ' accéder au champ optique, la mesure de la MT présente certaines limites. La stabilité du système est essentielle: si le milieu évolue après ou pendant la caractérisation, la MT devient inutilisable. De plus, la modélisation par matrice se restreint aux milieux linéaires, bien que des travaux existent pour étendre le principe aux non-linéarités.
PERSPECTIVES ET APPLICATIONS La possibilité de moduler, avec un grand nombre de degrés de liberté, le champ incident dans les milieux complexes pour optimiser un signal ou mesurer une matrice de transmission / réflexion a ouvert la voie à de nombreuses applications nouvelles. La connaissance de la MT d’ un milieu permet de synthétiser
Figure 4. Approches de contrôle du front d ' onde. Gauche, optimisation séquentielle en boucle fermée. Le front d’ onde est façonné de manière à maximiser un signal mesuré en provenance d’ une cible située dans, ou de l’ autre côté, d’ un milieu complexe. Droite, mesure de la matrice de transmission( MT). En envoyant une séquence correspondant à une base d ' illumination et en mesurant les champs complexes transmis correspondants, on reconstruit la MT.
des fronts d’ onde arbitraires en sortie, qu’ il s’ agisse de focaliser l’ énergie ou de créer des motifs structurés, permettant d’ utiliser un milieu complexe comme un élément optique classique [ 8 ]. Un milieu complexe peut alors être employé comme une lentille, avec des applications en micromanipulation optique, ainsi que comme une lame de phase ou comme un filtre spectral. Ces méthodes facilitent également la reconstruction d’ images à travers des fibres multimodes et des tissus biologiques, ouvrant des perspectives pour l’ imagerie endoscopique à haute résolution et la microscopie non invasive [ 1,2 ]. En télécommunications fibrées, l’ analyse de la matrice de transmission
RÉFÉRENCES
[ 1 ] S. Rotter and S. Gigan, Rev. Mod. Phys. 89, 015005( 2017) [ 2 ] S. Gigan, Nat. Phys. 18, 980( 2022) constitue une approche pour caractériser et optimiser des canaux de propagation offrant une capacité accrue ou une meilleure stabilité face aux perturbations. Enfin, l’ exploitation des milieux complexes comme circuits photoniques réalisant des projections aléatoires a permis de débloquer des applications en traitement du signal et en calcul analogique, notamment pour l’ apprentissage profond [ 2 ]. Il reste cependant des défis importants pour la mise en œuvre de la plupart de ces applications à l’ échelle industrielle, notamment la possibilité de mitiger l’ effet des fluctuations des systèmes réels ainsi que d’ intégrer ces techniques dans des dispositifs compacts et stables.
[ 3 ] C. Rosales-Guzmán and A. Forbes, How to Shape Light with Spatial Light Modulators( SPIE PRESS, 2017)
[ 4 ] S. M. Popoff, R. Gutiérrez-Cuevas, Y. Bromberg, and M. W. Matthés, J. Phys. Photonics 6, 043001( 2024)
[ 5 ] J. C. A. Rocha, T. Wright, U. G. Butaite, J. Carpenter, G. S. D. Gordon, and D. B. Phillips, Optics Express 32, 43300( 2024)
[ 6 ] R. Gutiérrez-Cuevas and S. M. Popoff, J Phys Photonics 6, 045022( 2024). [ 7 ] I. M. Vellekoop and A. P. Mosk, Opt. Lett. 32, 2309( 2007).
[ 8 ] S. M. Popoff, G. Lerosey, R. Carminati, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan, Phys. Rev. Lett. 104, 100601( 2010).
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