Composants interférentiels pour une dépolarisation spectrale contrôlée

Interferential components for a controlled spectral depolarization

• Auteur / Autrice : Quentin Ailloud
• Direction : Claude Amra, Myriam Zerrad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, photonique et traitement d'image
• Date : Soutenance le 30/10/2018
• 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 : Philippe Boucaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Lacot, Jacques Loesel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Pagnoux, Xavier Orlik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stokes, Théorème de

Couches minces

Dépolarisation (lumière)

Polarisation (lumière)

Optique physique

Mots clés libres

Optique

Polarisation

Dépolarisation

Couches minces optiques

Optics

Depolarization

Polarization

Optical thin film

Résumé

La lumière polarisée est généralement considérée comme une valeur ajoutée et est souvent utilisée pour améliorer l'observation de scènes et d’échantillons, grâce à différents processus d'optimisation. Cependant, il existe un certain nombre de situations où la polarisation de la lumière est pénalisante, et pour lesquelles il est majeur que la lumière polarisée soit transformée en lumière non polarisée. Pour illustration, de nombreuses applications spatiales nécessitent des détecteurs embarqués pour analyser les flux optiques provenant de la Terre ou de l’environnement. Ces flux sont collectés après avoir été diffusés et réfléchis par les différents éléments rencontrés, qui peuvent partiellement polariser la lumière étudiée. Cette dépolarisation n’est pas prédictible car elle dépend fortement des milieux traversés alors qu’elle influe fortement sur l’étalonnage des instruments. Bien que l'on puisse facilement transformer l'état de polarisation de la lumière en un autre état arbitraire, ou passer d’une lumière non polarisée à une lumière polarisée, la situation inverse qui consiste à dépolariser une lumière est moins fréquente et s'accompagne souvent de pertes optiques et d'une réduction de la cohérence spatiale ou temporelle. Dans cette thèse, nous proposons une technique alternative originale s’appuyant sur le principe de dépolarisation spatiale. Elle requiert un composant de type multicouche optique présentant un gradient transverse de propriétés optiques. Nous montrons dans quelles conditions ce gradient vient satisfaire à une condition de dépolarisation spatiale, sans créer de perte d’énergie

Polarized light is generally considered as an added value and is often used to improve the viewing of scenes and samples through various optimization processes. However, there are a number of situations where the polarization of the light is penalizing, and for which it is important that the polarized light is transformed into unpolarized light. For example, many space applications require embedded sensors to analyze optical flux from the Earth or the environment. These fluxes are collected after being scattered and reflected by the different elements encountered, which can partially polarize the light studied. This depolarization is not predictable because it strongly depends on the environments encountered whereas it strongly influences the calibration of the instruments. Although the polarization state of light can be easily transformed into another arbitrary state, or from unpolarized light to polarized light, the reverse situation of depolarizing light is less common and is often accompanied by optical losses and a reduction in spatial or temporal coherence. In this thesis, we propose an original alternative technique based on the principle of spatial depolarization. It requires an optical multilayer type component having a transverse gradient of optical properties. We show under which conditions this gradient satisfies a spatial depolarization condition, without creating energy losses. This synthesis step simultaneously takes into account the spatial and spectral variations of the optical properties of the filter