Approche multiparamètre de l'analyse du champ de speckle et applications

A multiparameter approach for the analysis of the speckle field and applications

• Auteur / Autrice : Christelle Abou Nader
• Direction : Guy Le Brun, Marie Abboud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 30/06/2016
• Etablissement(s) : Brest en cotutelle avec Université Saint-Joseph (Beyrouth)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de spectrométrie et optique laser (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Saint-Joseph (Beyrouth)
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Louka
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Le Brun, Marie Abboud, Nicolas Louka, François Goudail, Xavier Orlik, Fabrice Pellen, Malek Tabbal, Bernard Le Jeune
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Goudail, Xavier Orlik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation (lumière)

Emploi en diagnostic

Granularité (optique)

Mots clés libres

Champ de speckle

Diffusion de la lumière

Polarisation

Milieux complexes

Diagnostic médical

Speckle field

Light scattering

Light polarization

Complex media

Medical diagnosis

Résumé

Quand une source de lumière cohérente éclaire un milieu présentant soit une rugosité de surface à l’échelle de la longueur d’onde de la lumière incidente, soit des variations d’indice de réfraction, les ondes diffusées se propagent suivant différents chemins optiques. Les ondelettes ainsi créées, toujours cohérentes, interfèrent entre elles dans un plan d’observation, créant un champ de speckle. Dans ce travail, nous couplons l’analyse du champ de speckle à l’analyse de la polarisation de la lumière en adoptant une approche multiparamètre regroupant des informations spatiales et temporelles. La capacité du speckle polarisé à caractériser des propriétés de milieux diffusants complexes est exploitée. Des informations liées à un changement de proportions de tailles de diffuseurs, de coefficient d’absorption, et de dynamique intrinsèque des diffuseurs sont extraites. Les méthodologies développées sont appliquées à la caractérisation d’échantillons biologiques, à la détection de phases préliminaires d’érosion dentaire, et au suivi de réactions de polymérisation.

When a coherent light source illuminates a random medium, having either surface roughness or refractive index variations, the scattered waves propagate following different optical paths. The coherent created wavelets interfere with each other in a certain observation plane, creating the speckle field. In this work, we simultaneously the analysis of the speckle field as well as the analysis of polarized light, in a multi-parameter approach combining spatial and temporal information. The capability of the polarized speckle field to characterize complex scattering media is investigated. Information related to changes in diffusers sizes and proportions, absorption coefficient, and intrinsic dynamics are extracted. The developed methodologies are applied to characterize biological samples, to diagnose early stages of dental erosion, and to monitor polymerization reactions.