Une nouvelle corrélation entre lumière transmise et réfléchie en milieux désordonnés

Que se passe-t-il lorsqu’une lumière cohérente passe au travers d’un matériau désordonné diffusant, ou est réfléchie par ce même matériau ? Un phénomène d’interférence complexe entre les ondes ayant suivi des chemins différents crée un motif d’intensité a priori aléatoire, appelé figure de “speckle”, et que l’on observe en transmission comme en réflexion. Ces speckles constituent une barrière de précision pour de nombreuses applications, par exemple en imagerie optique biomédicale, ou encore lors des observations spatiales à partir de télescopes terrestres.

Étant donné que les trajectoires que suivent la lumière réfléchie et la lumière transmise sont a priori très différentes, il est naturel de penser que les deux figures de speckle sont totalement indépendantes. Ceci suggère qu’il est impossible d’obtenir de l’information sur la lumière transmise à partir de mesure de lumière réfléchie, et vice versa. Cependant, de récents travaux ont montré que parmi le très grand nombre de chemins possibles pour la lumière dans le matériau, un petit nombre est commun à la réflexion et à la transmission. Ceci génère une corrélation statistique faible, mais de longue portée spatiale, et qui relie ainsi les figures de speckle réfléchies et transmises.
Une collaboration internationale formée d’équipes de l’Institut Langevin (ESPCI Paris, Université PSL, CNRS) et de l’Université d’Exeter a permis de démontrer expérimentalement l’existence de cette corrélation d’intensité, initialement prédite théoriquement à l’Institut Langevin. Ces travaux sont publiés dans la revue Physical Review X.

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