(Archives) Jeudi 30 Avril à 13h30 (salle P. Cotton) - Holographie Numérique Hétérodyne

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(Archives) Jeudi 30 Avril à 13h30 (salle P. Cotton) - Holographie Numérique Hétérodyne

par Michel GROSS
Laboratoire Kastler Brossel, Paris

Résumé

L’Holographie Numérique Hétérodyne consiste à enregistrer numériquement avec une camera l’interférence entre la lumière issue d’un objet et une onde de référence (oscillateur local), dont on peut contrôler librement l’amplitude, la phase et la fréquence à l’aide de modulateurs acousto
optiques pilotés par des synthétiseurs numériques.

Le dispositif peut être décrit à la fois comme un dispositif d’holographie (qui permet d’obtenir des images de l’objet) ou comme un dispositif de détection hétérodyne dont le détecteur est multi-pixels. Nous verrons que le caractère multi pixels de la détection permet de s’affranchir du bruit de l’oscillateur local hétérodyne et d’atteindre très facilement le bruit théorique de photons.

La capacité d’acquérir des séries hologrammes en faisant varier l’instant d’acquisition t ou la fréquence \omega de l’oscillateur local permet d’obtenir une information 3D sur l’objet : x,y et t (ou x,y et \omega), qui permet, par reconstruction holographique d’obtenir le champs optique en 4 D : x,y,z et \omega (ou x,y,z et t). D’un point de vue général, le flux d’information ne dépend que des capacités informatiques. Sur un gros PC, on peut atteindre 500 Mo/sec de flux
d’information vers les disques durs.

L’holographie numérique hétérodyne est particulièrement bien adaptée à la microscopie, car, dans ce cas, l’étendue optique est inférieure à N \lambda^2 (où N est le nombre de pixels de la caméra). Toute l’information optique spatiale est alors acquise sans perte. Si, de plus, la largeur en fréquence de la lumière diffusée est inférieure à la fréquence caméra, ce qui se produit lorsque les mouvements de l’objet ne sont pas trop rapides, toute l’information disponible peut être acquise au bruit de photons. Le système constitue alors un détecteur idéal.

Nous donnerons quelques exemple d’utilisation de l’holographie hétérodyne. Cette technique a pu être utilisée en particulier
- pour détecter sélectivement, et au bruit de photons, les photons marqués acoustiquement en tomographie du sein par modulation ultrasonore (projet de tomographie du sein de C. Boccara),
- pour imager le flux sanguin des micros vaisseaux (crâne de la souris, fond d’oeil du rat),
- pour étudier la rétro-diffusion cohérente,
- pour caractériser des mousses ou des colloides par diffusion de la lumière,
- et pour détecter des nano particules d’or (en imagerie holographique directe et photothermique) en vue d’applications de marquage biologique.

Invitation : Hervé Rigneault