Tester des systèmes optiques d’imagerie médicale nécessites bien souvent de fabriquer des fantômes biologiques aux propriétés proches de celles des tissus biologiques. Pour cela, les fantômes fabriqués à partir d’émulsions lipidiques sont massivement utilisés. Pourtant, les propriétés de diffusion des tels fantômes restent difficiles à mesurer précisément aujourd’hui, malgré la diversité des méthodes de mesures existantes. Une des techniques les plus précises pour caractériser un milieu consiste à mesurer l’étalement temporel d’un pulse ultracourt se propageant dans le milieu en question. Ces techniques de gating temporel, bien que très précises, sont toutefois limitées en sensibilité à 10-10.
Les chercheurs de l’institut Langevin (CNRS/ESPCI) et du Laboratoire d’Optique Appliquée (CNRS/Institut Polytechnique) proposent une mesure par gating temporel basée sur un autocorrélateur du troisième ordre jusqu’à 10-12 de sensibilité. La technique, bien connue de la communauté des lasers intenses pour mesurer le contraste temporel d’impulsion femtoseconde, consiste à filtrer temporellement une impulsion « gate » par une première conversion à 2ω , puis de détecter le signal issu de l’échantillon pour par somme de fréquence 2ω+ω= 3ω, comme représenté sur la figure 1 (a). Dans cette méthode, La dynamique de notre mesure est deux ordres de grandeur supérieure aux meilleures mesures publiées jusqu’à présent, permettant ainsi d’améliorer la caractérisation des milieux turbides épais.
Figure 1(a) : schéma de principe illustrant la détection non-linéaire à 3ω. Le signal à mesurer interagit avec un faisceau « gate » doublé à 2ω dans un cristal du troisième ordre. Le signal à 3ω est enregistré en fonction du délai relatif entre les deux bras et fournit la trace temporelle. (b) Trace temporelle expérimentale obtenue avec un autocorrélateur 3ω à travers 1cm d’intralipide 10% dilué dans de l’eau de sorte que μs^’=10.5 cm-1. Le niveau de bruit à 10-10 des meilleures détections publiées jusqu’à présent est indiqué en pointillé, à comparer avec le seuil de détection indiqué en trait plein à 10-12.
Référence :
Third-order nonlinear femtosecond optical gating through highly scattering media,
M. Bocoum, Z. Cheng, J. Kaur, R. Lopez-Martens
Physical Review A, 106(5), L051501 (2022).
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