CSAOO Kastelik - Université de Valenciennes

Titre : « Conception d'un filtre acoustooptique multifréquence à sélection de polarisation et
compensation de biréfringence. Application à l'imagerie hyperspectrale »
Financement prévu : Recherche de financement en cours
Cofinancement éventuel :
(Co)-Directeur de thèse : Jean-Claude Kastelik
E-mail : [e-mail]
Co-encadrant de thèse : Samuel Dupont
E-mail : [e-mail]
Laboratoire : IEMN DOAE Université de Valenciennes
Equipe : Composants et Systèmes acousto-optiques Group Opto
Contexte scientifique : L’accordabilité de filtres optiques sur une large gamme spectrale est
nécessaire pour une utilisation dans des systèmes de spectroscopie, d’imagerie hyperspectrale et
polarimétrique pour lesquels les applications sont très nombreuses : domaine biomédical, industrie
pharmaceutique, industrie agroalimentaire, détections de polluants, identification d’objets …
Objectifs de la thèse :
Le sujet concerne la conception, la réalisation et l’expérimentation d’un filtre acousto-optique
hyperspectral accordable en longueurs d’onde et en résolution. Le matériau d’interaction considéré est
le dioxyde de tellure pour ses propriétés acousto-optiques exceptionnelles sur une gamme de longueurs
d’onde de 0,35 µm à 4,5 µm. Il est de plus disponible en grandes dimensions (25 mm par 25 mm) le
rendant favorable pour la réalisation de composants à grande ouverture optique. L’interaction acousto-
optique présente l’avantage, outre l’absence de parties mécaniques mobiles, d’une large plage
d’accordabilité avec des temps de réponse très courts (quelques microsecondes), autorisant plusieurs
modes d’analyse : multifréquences, balayage continu ou aléatoire.
L’originalité du dispositif envisagé consiste en la mise en cascade de deux composants dans une
architecture à compensation de biréfringence. La configuration d’interaction envisagée est de type
anisotrope autorisant une extraction simultanée des 2 composantes de polarisations orthogonales du
faisceau lumineux analysé traversant le cristal biréfringent. Les deux composants seront également
équipés de réseaux de transducteurs Cette architecture inédite permettra une utilisation simultanée de
plusieurs fréquences d’accord sélectionnant autant de bandes optiques avec des résolutions également
accordables.

Bibliographie :
• J.C. Kastelik, S. Dupont, K. Yushkov, J. Gazalet “Frequency and angular bandwidth of acousto-optic deflectors
with ultrasonic walk-off “ Ultrasonics, 53 (1), p. 219-224 (2013)
• M. Bürmen, F. Pernuš, and B. Likar, "Spectral Characterization of Near-Infrared Acousto-optic Tunable Filter
Hyperspectral Imaging Systems Using Standard Calibration Materials," Appl. Spectrosc. 65, 393-401 (2011)
• Z. He, R. Shu and J. Y. Wang, "Imaging spectrometer based on AOTF and its prospects in deep-space exploration
application", Proc. SPIE, 819625 (2011)
• N. Savage « Acousto-optic devices » Nature Photonics 4, 728-729 (2010)
• K. B. Yushkov, S. Dupont, J-C Kastelik, and V. B. Voloshinov, "Polarization-independent imaging with an
acousto-optic tandem system," Opt. Lett. 35, 1416-1418 (2010)
• J. Ward, M. Farries, C. Pannell and E. Wachman, "An acousto-optic based hyperspectral imaging camera for
security and defence applications", Proc. SPIE, 78350 (2010)
• J.C. Kastelik, K. Yushkov, S. Dupont, V. Voloshinov “Cascaded acousto-optical system forthe modulation of
unpolarized light " Optics express 17(15) , p.12767 (2009)
• J.C Kastelik, H. Benaissa, S. Dupont, M. Pommeray “Acousto-optic tunable filter side-lobe reduction using double
interaction “, Applied Optics, 48 (7), pp.C4-C10 (2009)
• V. B. Voloshinov and N. V. Polikarpova, "Acousto-optic investigation of propagation and reflection of acoustic
waves in paratellurite crystal," Appl. Opt. 48, C55-C66 (2009)
Profil du candidat souhaité : Optique, photonique, physique, électronique