Tomographie de diffraction sans mesure de phase en régime de diffusion multiple

Phaseless diffraction tomography in the multiple scattering regime

• Auteur / Autrice : Kévin Unger
• Direction : Patrick C. Chaumet, Kamal Belkebir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Optique, photonique et traitement d'image
• Date : Soutenance le 03/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fresnel (Marseille, France)
• Jury : Président / Présidente : Claire Prada
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anthony Dubois
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuel Bossy, Jérôme Idier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférométrie

Diffraction

Tomographie

Optique

Mots clés libres

Tomographie

Diffraction

Imagerie

3d

Diffusion

Multiple

Optique

Intensité

Sans phase

Tomography

Diffraction

Imaging

3d

Multiple

Scattering

Optics

Phaseless

Intensity

Résumé

La tomographie de diffraction optique est une technique d’imagerie dans laquelle un objet est illuminé successivement par un faisceau laser sous différents angles d’incidence avec une méthode interférométrique qui permet d’enregistrer à la fois la phase et l’intensité du champ dans l’espace image d’un microscope. La permittivité de l’objet est alors reconstruite numériquement à partir du jeu de données des champs complexes à l’aide d’une méthode d’inversion. Dans ce tapuscript, nous étudions tout d’abord l’effet de la diffusion multiple dans l’objet sur les reconstructions obtenues, en étudiant notamment différentes possibilités d’approximation (Born) pour accélérer le calcul. La mesure de la phase dans le domaine de l’optique étant délicate, car obtenue parune méthode interférentielle, j’ai développé une technique de reconstruction basée uniquement sur les intensités. J’ai notamment montré que les reconstructions ainsi obtenues sont proches de celles avec le jeu de données complet champ + phase. Enfin, nous proposons de coupler la tomographie de diffraction sans mesure de phase à la microscopie de fluorescence à illumination structurée. Dans ce cadre, nous illustrons l’impact de la modélisation de l’illumination excitatrice au niveau des fluorophores sur le pouvoir de résolution de la technique d’imagerie. Par ailleurs,nous présentons une méthode d’imagerie qui estime simultanément les fluorophoreset le milieu qui les entoure à partir de la mesure conjointe des intensités de diffraction et de fluorescence

Optical diffraction tomography is an imaging technique in which a target issuccessively illuminated by a laser beam under different angles of incidence withan interferometric set up which enables to record both the phase and the intensity of the field in the image space of a microscope. The permittivity of the target is then numerically estimated from the complex field dataset thanks to an inversion procedure. In this type script, we first study the effect of multiple scattering inside the target on the obtained reconstructions by studying different approximations (Born) to speed up the computation. The recording of the phase in the optical domain is tricky, for it requires ainterferometric set up. I have built a reconstruction technique based only on the intensities. I show that the obtained reconstructions are close to those obtained with the complete dataset field + phase. Finally, we propose to adjoin phaseless diffraction tomography to fluorescence structured illumination microscopy. In this framework, we illustrate the impact of the modelization of the illumination excitating the fluorophores on the resolving power of the imaging technique. Moreover, we demonstrate an imaging method which estimates simultaneously the fluorophores and the surrounding media from the join recording of diffraction and fluorescence intensities