De la recherche fondamentale au partenariat industriel

correction de la dispersion

Le problème de la dispersion de vitesse de groupe en Tomographie Optique de Cohérence (OCT) est d’autant plus critique que l’on cherche à améliorer la résolution axiale ou que l’on traverse des échantillons d’épaisseur importante. En effet cette résolution est intrinsèquement liée à la longueur de cohérence de la source étudiée et donc à l’inverse de la bande spectrale de cette même source : une résolution axiale accrue suppose une bande spectrale plus large. Cet élargissement de la bande spectrale va malheureusement de paire avec une augmentation de la dispersion de vitesse de groupe (terme d’ordre deux de la dispersion) induite par l’échantillon observé et donc un élargissement de la réponse impulsionnelle axiale du système OCT. Il est à noter également que cette dispersion augmente ‘linéairement’ avec la profondeur de pénétration dans l’échantillon (‘dispersion dépendante de la profondeur’). A titre d'exemple un système OCT avec une résolution OCT de 2 microns voit sa réoslution tomber à 50 microns après la traversée de 400 microns d'eau (donc de tissu biologique ceux ci étant majoritairement constitués d'eau. Cet effet est étudié attentivement depuis de nombreuses années et de multiples techniques (numériques ou optiques) ont été proposées pour compenser partiellement cette dispersion en moyenne ou parfois de façon dépendante de la profondeur.
Nous venons de montrer que notre système OCT basé sur la corrélation à réseaux de diffraction peut être utilisé pour la compensation de dispersion. Ces systèmes, inventés initialement pour la spectroscopie dans les années 50, ont été introduits depuis une dizaine d’année en OCT. L’intérêt de tels dispositifs, pour la compensation de dispersion, est qu’ils utilisent des réseaux de diffraction, bien connus pour leurs propriétés dispersives aux ordres 2 ou 3 (compression d’impulsion). De plus ces systèmes sont des corrélateurs statiques qui font correspondre la dimension transverse du réseau de diffraction avec le retard optique entre les deux voies de l’interféromètre (i.e. la profondeur dans l’échantillon)…la combinaison de ces deux propriétés rend possible la compensation optique de la dispersion de façon dépendante de la profondeur. Voici ci-joint la présentation que nous avons faite à OptDiag2007 (ppt, 861 Ko). Plus récemment un article vient de paraitre dans Optics Communications qui fait l'analyse théorique de la possibilité de compenser la dispersion grâce à ce système.

En plus détaillé

Si, comme montré sur la figure ci-dessous, on incline le réseau de diffraction (position rouge du réseau) on obtient dans le plan du détecteur une loi de dispersion telle que celle qui est montrée sur la même figure (fonction de la coordonnée z du détecteur). Rappelons que cette coordonnée est directement reliée à la profondeur d'observation dans l'échantillon. Nous obtenons donc une loi de dispersion dépendante de la profondeur. Si cette loi est inverse de celle produite par l'échantillon on aura donc à toute profondeur z une dispersion compensée.

dispersion dépendante de la profondeur

Dans l'exemple ci-dessous on montre la dispersion provoquée sur une impulsion de longeur de cohérence initiale de 5 microns lorsque cette impulsion a traversé une lame de microscope (2mm en aller retour) ou deux lames (4mm en aller retour)

dispersion lames

Lorsque l'on combine la loi de dispersion obtenue grace à l'inclinaison du réseau et les dispersions de ces lames on obtient bien une bonne compensation de ces dispersions pour les positions sur la camera ou les dispersions induites (par le réseau) et les dispersions de materiau (les lames) sont inverses comme cela est montré sur l'expérience ci-dessous.

Compensation de dispersion
imprimer Haut de page
version : fr ⇒ version : en