Approche matricielle de la tomographie à cohérence optique

Matrix approach for optical coherence tomography

• Auteur / Autrice : Victor Barolle
• Direction : Mathias Fink, Alexandre Aubry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 27/05/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Langevin-Ondes et images (Paris ; 1997-....) - Institut Langevin - Ondes et Images
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Gigan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathias Fink, Alexandre Aubry, Josselin Garnier, Anne Sentenac, Jérôme Mertz, Albert-Claude Boccara, Emmanuel Beaurepaire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Josselin Garnier, Anne Sentenac

Mots clés

Mots clés libres

Matrice de réflexion

Matrice Distorsion

Aberration

Optique Adaptative

Oct

Cohérence

Reflection matrix

Distorsion matrix

Aberration

Adaptive optics

Oct

Coherence

Résumé

Les techniques de microscopie interférométrique présentent une sensibilité aux aberrations qui limite leurs pouvoirs de résolution et de pénétration. Initialement développées en astronomie, des méthodes d'optique adaptative ont été transposées en microscopie afin de compenser les effets dues aux aberrations. Celles-ci reposent principalement sur la mesure du front d'onde et sur la correction en boucle fermée des aberrations à l'aide de dispositifs de contrôle du front d'onde. Ces méthodes sont toutefois limitées par les cadences de mesure et de correction, et ne peuvent compenser que des aberrations d'ordres peu élevés.L'objectif de cette thèse est de proposer une approche matricielle innovante reposant sur l'étude d'un nouvel opérateur, la matrice distorsion, permettant de quantifier localement les paramètres liés aux aberrations et à la diffusion, et de corriger les aberrations sur l'ensemble du champs de vision. En parallèle, nous présentons un formalisme mathématique permettant d'expliquer la manifestation des aberrations en OCT plein champ et étendons le champ d'application de la méthode matricielle à de vastes champs de vision au moyen d'un dispositif expérimental de mesure de la matrice de réflexion inspiré de cette technique d'imagerie.

Interferometric techniques of microscopy display sensitivity to aberrations affecting both resolution and depth of imaging. Formerly introduced in astronomy, different methods of adaptive optics have been applied to microscopy in order to compensate for these effects. Most of them rely on the measurement of the wave front and on a close-loop correction of the aberrations using wave-front control devices. These methods are nevertheless limited by the rates of measurement and correction and can only compensate for low-order aberrations.The purpose of this thesis is to present an innovative matrix approach relying on the analysis of a new operator, the distorsion matrix, allowing to locally quantify the scattering and aberration parameters, and to compensate for the aberrations over the whole field of view. Besides, we introduce a mathematical formalism in order to describe the effects of aberrations in full-field OCT and we extend the scope of the matrix approach to very large fields of view thanks to an experimental setup of reflection matrix measurement inspired by this technique of imaging.