Lumière structurée, polarisation et biréfringence

Structured light, polarization and birefringence

• Auteur / Autrice : Luis Arturo Aleman Castaneda
• Direction : Miguel Alonso, Paul Scott Carney
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Optique, photonique et traitement d'image
• Date : Soutenance le 20/01/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec University of Rochester
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Fresnel (Marseille, France) - Institute of Optics (Rochester, N. Y.)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Brasselet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Piccirillo, Marvin Doyley
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Tatiana Novikova, Marc Guillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biréfringence

Polarisation (lumière)

Mesures optiques

Optique physique

Mots clés libres

Lumière structurée

Polarisation

Microscopie

Tests optiques

Phase géométrique

Illumination

Structured light

Polarization

Microscopy

Optical testing

Geometric phase

Illumination

Résumé

Le concept de lumière structurée est devenu de plus en plus populaire au sein de la communauté des chercheurs en optique. Ce concept fait référence à l'étude, la génération et les applications de champs optiques dont l'intensité, la phase et/ou la polarisation présentent des variations spatiales qui confèrent à la lumière des propriétés intéressantes ou utiles. Ces degrés de liberté peuvent également porter des informations sur les milieux dans lesquels la lumière s'est propagée et avec lesquels elle a interagi. Il est donc important de savoir comment les manipuler, afin de caractériser les milieux / systèmes optiques. Ces informations peuvent également permettre de corriger ou d'éliminer les biais dans de techniques optiques de mesure. Cette thèse rend compte de quatre projets dans lesquels la lumière structurée, la polarisation et/ou la biréfringence jouent un rôle essentiel et s'entremêlent : 1. Etude de réflecteurs pour l'illumination structurée via des transformations conformes. 2. Interférométrie par cisaillement de polarisation via la phase géométrique. 3. Microscopie polarisée à super-résolution avec l’estimation simultanée de la localisation 3D, de l'orientation 3D et de l'oscillation pour les émetteurs uniques. 4. Elastographie par cisaillement réverbéré pour les matériaux anisotropes

The concept of structured light has become increasingly popular amongst the optics research community. This concept refers to the study, generation, and applications of optical fields whose intensity, phase, and/or polarization present spatial variations that endow light with interesting or useful properties. These degrees of freedom can carry information about the media in which light propagated and interacted with. Hence it is important to know how to manipulate them, in order to characterize the media / optical systems. This information can also enable correcting or eliminating biases in light-based measurement techniques. This thesis reports on four main projects in which structured light, polarization and/or birefringence play a vital role and intertwine: 1. Study of reflectors for structured illumination via conformal maps. 2. Polarization shearing interferometry via geometric phase. 3. Polarization super-resolution microscopy with simultaneous estimation of 3D localization, 3D orientation and wobble for single emitters. 4. Reverberant shearing elastography for anisotropic materials