Contrôle spatio-temporel multi-spectral de la lumière en milieux complexes

126 Pages·2016·31.2 MB·French

by  Daria Andreoli

Contrôle spatio-temporel multi-spectral de la lumière en
milieux complexes
Daria Andreoli
To cite this version:
Daria Andreoli. Contrôle spatio-temporel multi-spectral de la lumière en milieux complexes. Autre
[cond-mat.other]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. Français. ￿NNT: 2014PA066679￿.
￿tel-01229445￿
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Thèse de Doctorat de
l’Université Paris 6 - Pierre et Marie Curie
spécialité
Physique
École doctorale 564 : « Physique en Île de France »
présentée par
Daria Andreoli
pour obtenir le grade de
DOCTEUR de l’UNIVERSITÉ PARIS 6
Contrôle spatio-temporel multi-spectral
de la lumière
en milieux complexes
Soutenue le 12 décembre 2014 devant le jury composé de
Mme Rachel Grange Rapportrice
M. Emmanuel Beaurepaire Rapporteur
Mme Agnès Maître Présidente du jury
Mme Costanza Toninelli Examinatrice
M. Samuel Grésillon Membre invité
M. Sylvain Gigan Directeur de thèse

A Vanna e Roberio,
a Maria,
alla memoria di Bruno e Adriano...
Daria

Remerciements
C’est émouvant, dans le noir et le silence d’une salle de manip, de pouvoir participer à un
petit bout de connaissance et de réaliser avec ses propres mains l’observation d’un événement
aussi formidable qu’une focalisation temporelle. On se sent part de tout ça.
Mes premiers remerciements vont, comme le veut la coutume, à mon directeur de thèse
Sylvain Gigan qui m’a encadrée durant cette thèse et m’a permis de mener mes travaux à
terme. Merci aussi aux membres de l’équipe Comedia avec qui j’ai pu avoir des discussions
scientifiques très intéressantes : Samuel Grésillon, Giorgio Volpe et Ori Katz qui a su m’éclairer
toujours avec bonne humeur et avec une transparence unique.
Je remercie Rachel Grange et Emmanuel Beaurepaire d’avoir accepté d’être mes rappor-
teurs, de m’avoir fait l’honneur de leur curiosité pour ce manuscrit et de m’avoir fait partager
leurs remarques constructives. Je remercie également les autres membres du jury : Agnès
Maître et Costanza Toninelli, ça a été un sincère plaisir de vous voir faire partie du jury de
ma thèse.
Je remercie Sébastien Bidault de m’avoir prêté en toute confiance sa salle de chimie
pendant trois ans. Vu mon habileté à manipuler du matériel chimique, on peut vraiment
dire qu’il a fait preuve d’un grand courage. Bonjour et merci à Abdelhak Souilah, pour sa
gentillesse et disponibilité à me faire des pièces mécaniques sur mesure.
Un merci spécial va à Sébastien Popoff pour être toujours aussi enthousiaste de mes
résultats et pour en avoir trouvé une bonne partie.
Un petit mot pour Hugo, il ne sera certainement pas touché, mais ça me fait plaisir. Merci
à Thomas pour sa gentillesse et pour avoir souvent la réponse à mes dilemmes et à Mickaël,
pour son aide et ses travaux qui ont amélioré l’expérience : mon plus sincère « bon courage! »
à vous pour votre continuation. Et encore, un merci spécial pour quelques thésards spéciaux
de l’Institut Langevin : merci à Baptiste, Fish, Fabien et aux autres thésards, à toutes et
tous les PCn et PC1 de l’institut pour l’ambiance unique que j’ai tant aimée pendant ces
années. Merci à Camille, déjà doctoresse, pour le courage et l’exemple d’être aussi forte en
étant une femme qui fait de la physique fondamentale, un domaine qui a été et reste toujours
presque purement masculin. Merci à Émilie qui a relu ce manuscrit plusieurs fois, mais aussi
et surtout pour tout le reste.
Il est de notoriété publique que je ne râle jamais, donc un super merci aux thésards et
ex-thésards du bureau 224 pour leur écoute, les blagues et le soutien essentiel pendant presque
trois ans et demi : Olichou, Amaury, Mickaël, Jérôme, Nico, Bastou et Ibrahim. Je dédie
ma focalisation temporelle à Aniss, parce qu’il est spécial pour moi. Une reconnaissance
particulière va à Ariadna, pour tout. Grazie à vous du fond de mon cœur.
J’embrasse Dr. (en chimie, mauhauha!) Selma, ma copinette depuis toujours ici à Paris.
Loin des yeux ne signifie pas toujours loin du cœur. J’ai une pensée très forte pour ma
terre et pour mes amis de (et pour) toujours lointains et qui me manquent, à mes camarades
qui cherchent au jour le jour de rendre le monde, et le mien aussi, meilleur. Grazie alle Linde,
Jole, Genny, Tina per essere venute fino qui a Parigi e per la vostra fedeltà negli anni. Mes
plus grands remerciements vont à mes parents, ma maman et mon papa d’adoption, qui sont
devenus docteurs avant moi et qui ont toujours une estime pour moi illimitée et inconditionnée,
merci de m’avoir toujours dit que j’en étais capable!, et à ma toute petite grand-mère, qui, en
ayant obtenu le diplôme d’école élémentaire seulement après la trentaine, a toujours espéré
mieux pour sa fille et sa petite fille. Et, bien, voilà!
iv
Moi : « Je focaliseeeeeeee! »
S.G : « Il n’y a pas un problème ici? »
Moi : « Où? »
S.G : « Ici? »
« ... »
Moi : « ...Ah. »
* il y a un petit kiwi caché entre ces pages..
v

Résumé
Lamatricedetransmissionpermetdedécrireleseffetsproduitparunmilieumulti-diffusant
sur une onde monochromatique incidente. L’objectif des travaux présentés dans cette thèse
est de développer le concept de matrice de transmission d’un milieu multi-diffusant au cas
plus général d’une onde polychromatique impulsionnelle ultra-brève. Dans ce manuscrit nous
présentons et mesurons la matrice de transmission multi-spectrale d’un milieu complexe. Cette
nouvelle matrice nous donne l’information fondamentale sur le couplage spatio-temporel et
spatio-spectral que le milieu engendre au passage d’une onde ultra-brève. Elle permet aussi de
contrôler une source monochromatique et polychromatique, après avoir traversé un milieu
complexe, de manière déterministe. Nous exploitons ainsi cette connaissance du milieu pour
compenser les distorsions du champs en focalisant, façonnant et contrôlant spatialement,
spectralement et temporellement un laser ultra-bref grâce à la seule mesure d’une matrice
de transmission multi-spectrale. Cette méthode ouvre les portes de plusieurs applications
d’imagerie à travers des milieux complexes, ainsi que pour l’interaction lumière-matière en
milieux diffusants.
Motsclés: optique,diffusionmultiple,laserultra-bref,contrôlespatio-temporel,focalisation,
imagerie
vii