Contrôle de front d’onde dans les milieux complexes

English version

thème de rattachement

Nanophotonique et optique des milieux diffusants

Equipe

Sylvain Gigan Principal investigator
Giorgio Volpe Post-doctorant
Ori Katz Post-doctorant
Jacopo Bertolotti Post-doctorant
David Martina Ingénieur de Recherche
Pierre Bondareff doctorant (co-encadrant S. Grésillon)
Daria Andreoli doctorant
Thomas Chaigne doctorant
Hugo Defienne doctorant

Collaborations internes :

- Emmanuel Bossy
- Patrick Sebbah
- Laurent Daudet
- Rémi Carminati & Romain Pierrat
- Mathias Fink
- Claude Boccara
- Samuel Grésillon

Collaborations externes
- Beatrice Chatel, IRSAMC, Toulouse, France
- Riccardo Sapienza and Niek Van Hulst, ICFO, Barcelona, Spain
- Ian Walmsley, Clarendon Laboratory, Oxford, UK

ancien membre ici

Futurs membres

Les candidatures spontanées des étudiants (licence, master, thèse) ou postdocs sont toujours les bienvenues. Contacter Sylvain Gigan par email.

Funding

- European Research Council "ERC Starting Grant" Project COMEDIA
- projet Emergence(s) de la ville de Paris
- ANR Jeune Chercheur ROCOCO
- BQRs de l’ESPCI ParisTech et de l’UPMC
- INSERM

Description de l’expérience

La diffusion de la lumière dans un milieu diffusant, par exemple la peau ou encore un verre de lait, est en général considérée comme une perturbation inévitable et néfaste. Ce phénomène détruit en apparence, via des diffusions et des interférences multiples, toute information spatiale ou de phase contenue dans une onde incidente. D’un point de vue pratique, la diffusion multiple rend impossible la transmission d’une image, et même une simple focalisation.

C’est pour cela qu’il est impossible de voir à travers une couche de peinture blanche ou une feuille de papier. Ces milieux sont dits ’opaques’. Pour de la lumière laser, cela se manifeste par l’apparition de tavelures (le « speckle », en anglais) dues aux interférences. Malgré tout, la diffusion multiple, phénomène hautement complexe, reste un phénomène déterministe : elle est donc en principe réversible. Le speckle est cohérent, et il est donc envisageable de le contrôler de manière cohérente. En « façonnant », ou en « adaptant » le champ incident, il est en principe possible de contrôler la propagation et de s’affranchir du processus de diffusion.

A un niveau plus fondamental, ces travaux apportent aussi une meilleure compréhension du domaine très riche de la propagation des ondes dans les milieux diffusants. Or, ces milieux constituent un terrain d’étude unique, pour les théoriciens comme pour les expérimentateurs, à l’interface de nombreux domaines comme l’optique, la matière condensée, la physique statistique ou les systèmes chaotiques pour n’en citer que quelques-uns. La possibilité de faire varier continûment les différents paramètres, de structures totalement désordonnées (comme des suspensions dans des liquides) à totalement ordonnées (comme les cristaux photoniques), de solide à granulaire ou liquide, de simple diffusion à diffusion résonante, de milieu absorbant à milieu amplificateur, ouvrent de nombreuses voies d’exploration et d’étude de phénomènes physiques nouveaux.

Pour en savoir plus : (cliquer sur l’image)

Expérience de la matrice de transmission (en anglais)

page personnelle de S. Gigan (ici)

Publications

S. M. Popoff, A. Aubry, G. Lerosey, M. Fink, A. C. Boccara and S. Gigan, Exploiting the Time-Reversal Operator for Adaptive Optics, Selective Focusing, and Scattering Pattern Analysis, Phys. Rev. Lett. 107, 263901 (2011) PRL ARXIV

S. M. Popoff, G. Lerosey, M. Fink, A. C. Boccara, S. Gigan, Controlling Light Through Optical Disordered Media : Transmissiom Matrix Approach, New J. Phys. 13 123021 (2011) NJP ARXIV

- N. Curry, P. Bondareff, M. Leclercq, N. F. van Hulst, R. Sapienza, S. Gigan, S. Gresillon, Direct Determination of Diffusion Properties of Random Media from Speckle Contrast,Optics Letters, Vol. 36, Issue 17, pp. 3332-3334 (2011) OL ARXIV

- D.J. McCabe, A. Tajalli, D.R. Austin, P. Bondareff, I.A. Walmsley, S. Gigan, B. Chatel, Spatio-temporal focussing of an ultrafast pulse through a multiply scattering medium,Nature Communications 2, 447 doi:10.1038/ncomms1434 NCOMMS ARXIV

- S. Popoff, G. Lerosey, M. Fink, A.C. Boccara, S. Gigan, “Image Transmission Through an Opaque Material” , Nature Communications 1:81 doi : 0.1038/ncomms1078 (2010) NCOMMS ARXIV

- S. M. Popoff, G. Lerosey, R. Carminati, M. Fink, A. C. Boccara, S. Gigan, "Measuring the Transmission Matrix in Optics : An Approach to the Study and Control of Light Propagation in Disordered Media", Phys. Rev. Lett. 104, 100601 (2010) PRL ARXIV






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