Imagerie active temps-réel de dépolarisation par brisure d'orthogonalité – RADIO LIBRE

La mesure des propriétés de dépolarisation des matériaux est un outil de caractérisation puissant pour de nombreuses applications civiles et militaires, allant du diagnostic biomédical, à la détection/reconnaissance de cibles en imagerie active pour la défense. Un effort constant est donc fourni pour améliorer la sensibilité, la robustesse et la polyvalence des imageurs polarimétriques. En parallèle, on vise à réduire la complexité, les coûts et les temps de prise de vue de ces mesures optiques, en recherchant les figures de contraste polarimétriques les plus discriminantes. Par ailleurs, la possibilité de déporter ces mesures par voie optique serait intéressante pour d’importants champs d’application (imagerie biomédicale, mesure optique en milieu hostile). Cependant, cette question demeure un challenge technologique non résolu, puisque le déport d’un faisceau sonde par fibre optique ne permet pas de contrôler parfaitement les états de polarisation amenés sur l’échantillon. Un tel contrôle est en l’occurrence nécessaire pour les techniques usuelles.

Dans ce contexte, le projet RADIO LIBRE propose de revisiter la façon dont les mesures polarimétriques sont habituellement faites, en utilisant un concept nouveau de “brisure d’orthogonalité”. Cette approche, basée sur des techniques d’optique hyperfréquence et brevetée en 2011 par l’IPR, permet de caractériser directement le pouvoir dépolarisant d’un matériau à partir d’une simple mesure. Pour cela, nous utilisons un faisceau sonde dont l’état du champ est soigneusement préparé. La mesure polarimétrique est alors obtenue par la simple mesure d’un signal de modulation électrique RF qui apparaît sur un détecteur lorsque l’échantillon sous test présente un effet de dépolarisation/diatténuation. Cette nouvelle technique permet de fournir une mesure à une cadence inégalée (< 1µs) et présente une robustesse et une agilité spectrale importante. En outre, cette technique fournit une solution unique au problème de déport par fibre optique, puisqu’elle est insensible aux biréfringences induites par une fibre/un endoscope.

L’objectif du projet est d’aller au-délà de mesure ponctuelles en validant la possibilité de réaliser une imagerie polarimétrique active temps-réel grâce à cette méthode, et d’en explorer les possibilités applicatives pour la défense (détection de cibles par imagerie active polarimétrique), et pour le civil (imagerie endoscopique polarimétrique pour le diagnostic biomédical). Dans ce but, deux partenaires vont réunir leurs savoir-faire au travers d’un programme de recherche exhaustif: les compétences théoriques et numériques de l’Institut Fresnel seront mises à profit pour élaborer un socle théorique solide sur la physique des signatures de “brisure d’orthogonalité” (Tâche 1) et pour l’analyse des résultats (Tâches 3 et 4). Ensuite, le développement d’un imageur (Tâche 2), ainsi que la réalisation des expériences dans les deux configurations (espace-libre (Tâche 3) et fibré (Tâche 4)) seront conduits par l’IPR, qui est par ailleurs porteur du projet (Tache 0).

Nous sommes convaincus que les concepts qui seront analysés et étudiés dans le projet RADIO LIBRE peuvent conduire à des résultats scientifiques, et peuvent initier de nouveaux dépôts de brevets. Ceci est fondamental dans une situation où le marché recherche toujours des avancées technologiques importantes pour favoriser la diffusion de l’imagerie polarimétrique dans des applications grand-public, et dans des domaines plus spécifiques, tels la défense ou la biophotonique. Pour ces dernières, il est à prévoir que le caractère temps-réel et l’agilité spectrale que permettent l’approche proposée et étudiée ici seront vus comme des atouts incontestables par les partenaires industriels.