Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Lumière – Propagation – Mesure“

L’expérience du Yukon concernant la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a été intéressante; le territoire a mis en place avec succès des restrictions de voyage pour limiter l’importation du virus et a déployé les vaccins rapidement par rapport à la plupart des administrations canadiennes. Cependant, la première vague de COVID-19 du Yukon en juin et juillet 2021 a fait déborder le système de santé en raison de la transmission généralisée parmi les enfants non-vaccinés, les jeunes et les adultes, malgré une forte participation à la vaccination et le port du masque obligatoire. Cette expérience met en lumière l’importance du soutien continu aux programmes de vaccination publique, de l’adoption généralisée de vaccins dans les populations pédiatriques, et l’assouplissement judicieux des interventions non pharmaceutiques dans toutes les administrations canadiennes à mesure qu’elles rouvrent alors que des variants plus contagieux apparaissent

Rappel de dla theorie de la reflexion d'ondes lumineuses sur une surface metallique en fonction de l'angle d'incidence, de la polarisation et des proprietes electriques complexes du metal. Presentation d'une theorie succinte de l'ellipsometrie. Etude des proprietes electriques d'une couche d'or epaisse sur une plaquette de silicium en fonction de la temperature de surface a l'aide de la methode d'archer

Les garnitures mecaniques, ou joints d'etancheite a faces radiales, sont de plus en plus utilises dans les mecanismes tournants (conditions de fonctionnement extremes, machines de haute technologie, etc). Or le comportement de cet element mecanique est principalement dirige par les phenomenes thermiques. Les travaux publies au sujet des temperatures dans une garniture sont rares. Nous avons elabore puis de valide une methode de mesure de la temperature a l'interface d'une garniture par thermographie infrarouge. Cette methodologie est applicable pour la mesure des temperatures d'une surface opaque mouvement (ou d'un fluide) au travers d'un film mince semi-transparent. Elle prend en compte l'effet des dioptres et le phenomene de la semi-transparence. Les differents coefficients radiatifs, ont ete etalonnes en fonction de la temperature et de l'epaisseur du milieu considere. Une modelisation numerique du joint mecanique est developpee afin d'ajuster les parametres de fonctionnement de la garniture experimentale un regime de poursuite dynamique. Les resultats experimentaux sont analyses en fonction des conditions de fonctionnement dynamique du joint. L'analyse des resultats en regime transitoire ou stationnaire nous permet de confirmer l'hypothese d'une geometrie de l'interface imposee par les phenomenes thermiques. Les deformations thermoelastiques a l'interface sont etudiees en fonction des parametres: pressions, temperatures, vitesses etc. . Les resultats montrent que dans le cas ou les faces sont en contact il existe des gradients de temperature dans l'interface de l'ordre de 10 a 20c. Par contre, dans le cas ou la fuite apparait, l'hypothese d'une temperature uniforme dans l'interface peut etre appliquee. Mais l'utilisation de la garniture nous apprend que la fuite ne correspond pas au mode de fonctionnement normal de la garniture. Nous constatons aussi que le stator ne peut etre considere isole thermiquement

Cette thèse dont l'objectif est de développer une nouvelle méthode de diagnostic médical, repose sur l'étude fondamentale de la propagation de la lumière dans un milieu diffusant connu (problème direct) et sur la mise au point de méthodes permettant d'extraire l'information contenue dans la lumière qui a traversé un milieu inconnu (problème inverse). Nous avons développé un nouveau modèle analytique permettant d'accélérer le calcul du problème direct dans la procédure d'optimisation utilisée dans le problème inverse pour simuler les résultats expérimentaux. Cette méthode a été validée avec des simulations numériques de Monte Carlo portant sur des milieux stratifiés. Les résultats obtenus sont très satisfaisants. Parallèlement à cette étude théorique, nous avons mis en oeuvre des expériences sur des milieux artificiels réalisés au laboratoire : des impulsions laser (100 fs) sont envoyées sur des milieux stratifiés se rapprochant des milieux biologiques et une caméra à balayage de fente permet de suivre l'évolution temporelle du signal rétrodiffusé. Ce détecteur s'est cependant révélé comme étant un instrument difficile à utiliser pour ce type d'applications : sa synchronisation et sa calibration sont délicates. De plus sa dynamique n'est pas très grande. Malgré tout, nous sommes parvenus à obtenir des résultats corrects sur des milieux semi-infinis ainsi que sur des milieux à deux couches. En conclusion, nous avons démontré que l'étude du comportement spatio-temporel de la lumière rétrodiffusée par des milieux diffusants stratifiés permettait d'extraire des paramètres importants pour le diagnostic médical tels que l'épaisseur des couches, les coefficients d'absorption ou /et de diffusion. Une méthode expérimentale plus souple et plus prometteuse, devra cependant être substituée à celle que nous avons étudiée. Le "balayage de cohérence" récemment mis en oeuvre au laboratoire apportera peut être une solution à ce problème.

Cette thèse est dédiée à l’étude du multiplexage de mode spatiaux, depuis ses fondements conceptuels jusqu’à ses applications techniques. Le convertisseur optique multi-plan (MPLC ou multiplane light converter) développé par CAILabs est au centre de notre étude. Le travail mené durant cette thèse s’est organisé autour de deux axes de travail. Nous avons d’une part étudié comment la manipulation de modes transverses du champ électromagnétique permet la manipulation ou la mesure de paramètres. Nous démontrons que la limite théorique de sensibilité sur la mesure de petits déplacements d’un faisceau lumineux est atteinte en effectuant une mesure d’intensité sur la base des modes de Hermite-Gauss. Cette démonstration vaut également pour la mesure de distance entre deux sources de lumière incohérentes entre elles. Nous avons confirmé expérimentalement la validité de ce résultat en utilisant un système MPLC adéquat. Un système MPLC peut également être construit afin de transférer le contrôle d’un degré de liberté spatial sur un autre. Nous présentons une expérience dans laquelle nous montrons que l’utilisation d’un tel système permet de contrôler la position du point focal d’un faisceau à l’aide du déplacement ou de l’inclinaison transverse du faisceau d’entrée. D’autre part, nous avons effectué une étude numérique et théorique des propriétés de transport du système MPLC à l’aide d’outils issus de la théorie des matrices aléatoires. Notre but est d’identifier les mécanismes physiques qui rentrent en jeu dans cette technique de mise en forme de la lumière
This thesis is dedicated to spatial mode multiplexing, from its fundamental concepts to its applications. The work is associated with the multi-plane light converter (MPLC) technology developed by CAILabs. This study is divided into two main parts. First, we investigate the use of independent spatial mode shaping to measure or modify spatial parameters of the electromagnetic field. We make the theoretical demonstration that the best sensitivity for the measurement of small displacements of a beam – or of the distance between two incoherent beams – is reached when an intensity measurement is made on the Hermite-Gaussian mode basis. By building the adequate MPLC system, we make the experimental validation of this result. We also make the demonstration that a MPLC system can be designed and used to transfer the control of one spatial parameter of a beam onto another. We built an experimental setup which allows to control the position of the focal point of a beam using transverse displacement and tilt. The second project we conducted was a theoretical and numerical study of the statistical transport properties of the MPLC using tools from random matrix theory. We aim at identifying the underlying physical processes which make up for the efficiency of this transformation technique

Les fibres optiques plastiques dont le cur est en pmma presentent un exces d'attenuation qui ne peut pas etre impute a des pertes d'origine intrinseque. Cet exces peut etre tres important. Il a ete emis l'hypothese qu'il pourrait etre du a la diffraction de la lumiere par des defauts structuraux repartis de facon aleatoire dans le materiau de cur. Le but de cette these a consiste a montrer l'existence effective de ces anomalies dont la presence est due au processus de tirage des fibres, qui provoque une orientation partielle des chaines polymeriques. Les fibres presentent en effet une legere birefringence. Son etude systematique a ete effectuee sur des echantillons tailles sous forme de prismes dont le volume est inferieur au mm#3. On decrit le dispositif qui a du etre mis au point pour mesurer les deviations d'un faisceau laser en lumiere polarisee. Il apparait alors que cette birefringence n'est pas uniforme le long des fibres. Les polymeres orientes presentent d'une facon generale une anisotropie de leur coefficient de dilatation. On a construit et decrit un dilatometre original grace auquel on a mesure l'allongement des fibres avec la temperature. Le coefficient de dilatation longitudinal obtenu permet par comparaison avec celui du pmma isotrope de conclure que tout se passe comme si le pmma avait, dans ces fibres, un taux d'etirage de 2. Cette valeur est en accord avec la valeur moyenne de la birefringence. Elle est retrouvee par des mesures de raccourcissement spontane lors du chauffage des fibres au-dessus de 115c. Enfin, des mesures d'aed sur de tres petits echantillons confirment le caractere heterogene de la repartition de l'anisotropie. Ce sont les fluctuations de l'indice de refraction dans le cur qui sont bien a l'origine des pertes optiques anormales dans ce type de fibres

L'objet des recherches de ce manuscrit est de caractériser la dynamique de la lumière dans un réseau photonique. Les réseau photoniques sont des plateformes dans lesquels la lumière peut se propager et être analysée en détail. Le réseau photonique est composé de deux anneaux fibrés couplés entre eux. L'évolution de la lumière dans ces anneaux est entièrement décrite par une relation. Celle-ci est particulièrement difficile à obtenir dans son intégralité en une seule mesure. Dans notre étude, nous proposons d'associer un dispositif complémentaire qui va servir de référence pour mesurer entièrement et en une seule fois la relation.Une fois que nous mesurons cette relation, nous analysons sa structure pour décrire des propriétés fondamentales du réseau. Notre dispositif expérimental se montre particulièrement efficace pour étudier différentes formes de relation mais surtout des phénomènes physiques complexes comme la formation d'impulsion de forte puissance ou encore l'interaction entre impulsions
The subject of this manuscript's research is based on the characterization the dynamics of light in a photonic lattice. Photonic lattice are platform where light can propagate and be precisely analysed. The photonic lattice studied is formed by two fiber coupled ring. The evolution of light inside the lattice is fully describe by one relation. This one is especially challenging to be measured in a single measure. In our study, we propose to measure the complet relation into a single measure thanks to an add-on device.When the relation is observed, we analyze its structure to describe fundamental propreties of the lattice. Our experimental device offer the possibility to measure various relation but moreover complex physical phenomena such as high pulses formation, coherents structures or pulses interactions

On developpe un appareillage pour mesurer avec la meilleure precision les angles de couplage de la lumiere dans une structure guidante. La comparaison des resultats experimentaux avec ceux donnes par la theorie de la propagation des modes permet de determiner les constantes optiques du guide et nous decrivons la technique de calcul mise au point pour resoudre ce probleme. On exploite cette methode de caracterisation pour etudier des couches d'oxyde de tantale produites par les techniques de l'evaporation assistee par faisceau d'ions (iad) et de l'evaporation assistee par plasma (ip). On atteint une precision de l'ordre du millieme sur les mesures d'indice et du nanometre sur l'epaisseur, ce qui nous permet d'etudier la repetabilite de production des couches. La sensibilite des mesures est suffisante pour montrer une birefringence d'indice entre les polarisations te et tm dans ces couches. Lorsque la structure guidante est un empilement de couches et non une couche isolee, il est beaucoup plus difficile de determiner les caracteristiques du guide sans ambiguite. On arrive neanmoins a une precision du millieme sur les couches d'indice eleve mais la limite de l'accord entre l'experience et le calcul amene des incertitudes de plusieurs milliemes sur les couches de bas indice. La precision est essentiellement limitee par le fait que les couches n'ont pas un comportement strictement conforme a celui qu'on leur attribue dans les calculs avec le modele de la couche parfaite. On cherche les moyens de perfectionner la caracterisation en tenant compte de la distribution de chacun des modes dans la structure.

La structure en colonnes de certaines couches minces dielectriques confere aux traitements des surfaces des proprietes optiques qu'un modele de couche isotrope ne suffit pas a expliquer. On utilise le modele de structure en colonnes pour decrire le comportement d'une onde optique dans ces materiaux en films minces. La theorie electromagnetique permet de prevoir leurs proprietes optiques aussi bien en reflexion et transmission qu'en optique guidee quelle que soit l'orientation du plan d'incidence par rapport aux colonnes. Le developpement d'appareillages performants de mesure des constantes de propagation guidee (methodes des m-lines) et de la transmission en lumiere polarisee permet de relever la modulation de ces proprietes optiques lorsque le plan d'incidence tourne par rapport a l'orientation des colonnes. En associant le formalisme developpe aux mesures de transmission on detecte avec une bonne sensibilite la dependance de l'anisotropie de couches tio#2 deposees par evaporation sous vide a l'aide d'un canon a electrons, avec l'incidence de la matiere. A titre d'exemple d'application, on s'interesse a l'uniformite sur des grandes surfaces, des depots de couches de tio#2 et de la ta#2o#5 realisees avec l'assistance d'un faisceau d'ions et par la technique dite ion plating

Imager une exo-terre à proximité d’une étoile est une tâche complexe : le signal de la planète est noyé dans le flux immense de l’étoile, très proche. Doivent donc être combinés :- de grands télescopes spatiaux segmentés. La segmentation du miroir primaire facilite le transport mais crée des erreurs liées à l’alignement.- un coronographe, permettant d’éteindre la lumière stellaire. - enfin, toute aberration optique crée un résidu lumineux nuisible dans l’image. La mesure et le contrôle des aberrations d’un système coronographique, notamment celles liées à la segmentation du télescope, sont donc primordiaux et constituent le sujet de ma thèse.Tout d’abord, j’ai développé PASTIS, un modèle simplifié du contraste d’un coronographe en présence d’une pupille segmentée, permettant d’analyser facilement les performances pour contraindre les aberrations optiques lors du design de l’instrument. PASTIS prend en compte les spécificités des instruments : structure de la pupille, aberrations optiques dues à la segmentation, coronographe. Je l’ai appliqué au télescope LUVOIR afin d’analyser les modes limitant le contraste et ainsi mieux répartir les contraintes sur les segments. Par la suite, j’ai travaillé sur l’analyse de front d’onde coronographique en présence d’un télescope segmenté sur le banc expérimental HiCAT avec une première démonstration de l’analyseur COFFEE permettant de reconstruire les erreurs de phasage avec une grande précision. Enfin, j’ai mené une analyse comparative des multiples méthodes de contrôle de front d’onde existantes et validé l’une d’elles (Dark Hole Non Linéaire) expérimentalement dans un cadre simplifié sur le banc MITHIC du LAM
Direct imaging of exo-Earths is extremely complex: the star is by far brighter and very close to the planet. Several tools have to be combined:- a giant primary mirror. For manufacturing and transportation reasons, we tend to use segmented mirrors, ie. mirrors made of smaller mirrors but that have to be well-aligned and stabilised.- a coronagraph, enabling to remove the starlight.- the smallest residual wavefront aberration into residual light that decreases the image quality. The measurement and control of the aberrations, including the ones due to the telescope segmentation, are crucial and consist in the topic of my thesis.First, I developed PASTIS, a model of the contrast of a coronagraphic system in presence of a segmented pupil, enabling to analyze the performance to set up constraints on the optical aberrations during the instrument design. PASTIS takes into account the specificities of high-contrast instruments: pupil structure, optical aberrations due to the segmentation, coronagraph. I applied it to the LUVOIR telescope to analyze the main modes limiting the contrast and therefore optimizing the repartition of the constraints on the segments. In parallel, I worked on the analysis of the coronagraphic wavefront in presence of a segmented telescope on the experimental testbed called HiCAT, with a first demonstration of the COFFEE sensor enabling to reconstruct phasing errors with a high precision.Eventually, I ran a comparative analysis of existing methods of wavefront control and experimentally validated one of them (Non Linear Dark Hole) in a simplified case on the MITHIC testbed at LAM

L'imagerie par tomographie optique diffuse requiert de modéliser la propagation de la lumière dans un tissu biologique pour une configuration optique et géométrique donnée. On appelle cela le problème direct. Une nouvelle approche basée sur la méthode des différences finies pour modéliser numériquement via l'équation de la diffusion (ED) la propagation de la lumière dans le domaine temporel dans un milieu inhomogène 3D avec frontières irrégulières est développée pour le cas de l'imagerie intrinsèque, c'est-à-dire l'imagerie des paramètres optiques d'absorption et de diffusion d'un tissu. Les éléments finis, lourds en calculs, car utilisant des maillages non structurés, sont généralement préférés, car les différences finies ne permettent pas de prendre en compte simplement des frontières irrégulières. L'utilisation de la méthode de blocking-off ainsi que d'un filtre de Sobel en 3D peuvent en principe permettre de surmonter ces difficultés et d'obtenir des équations rapides à résoudre numériquement avec les différences finies. Un algorithme est développé dans le présent ouvrage pour implanter cette approche et l'appliquer dans divers cas puis de la valider en comparant les résultats obtenus à ceux de simulations Monte-Carlo qui servent de référence. L'objectif ultime du projet est de pouvoir imager en trois dimensions un petit animal, c'est pourquoi le modèle de propagation est au coeur de l'algorithme de reconstruction d'images. L'obtention d'images requière la résolution d'un problème inverse de grandes dimensions et l'algorithme est basé sur une fonction objective que l'on minimise de façon itérative à l'aide d'une méthode basée sur le gradient. La fonction objective mesure l'écart entre les mesures expérimentales faites sur le sujet et les prédictions de celles-ci obtenues du modèle de propagation. Une des difficultés dans ce type d'algorithme est l'obtention du gradient. Ceci est fait à l'aide de variables auxiliaire (ou adjointes). Le but est de développer et de combiner des méthodes qui permettent à l'algorithme de converger le plus rapidement possible pour obtenir les propriétés optiques les plus fidèles possible à la réalité capable d'exploiter la dépendance temporelle des mesures résolues en temps, qui fournissent plus d'informations tout autre type de mesure en TOD. Des résultats illustrant la reconstruction d'un milieu complexe comme une souris sont présentés pour démontrer le potentiel de notre approche.