Instrumentations optiques inférieures à la l

«INSTRUMENTATIONS OPTIQUES INFÉRIEURES À LA
LIMITE DE DIFFRACTION» PAR JORGE GARCIA-MARQUEZ
présentée par : Jorge Garcia-Marquez Discipline : Génie électrique, électronique, photonique
et systèmes
Résumé :
Je présente ici mon parcours dans l'enseignement, l'encadrement et la direction de doctorants, mes activités
technologiques et celles de recherche. Je me concentre en particulier sur la formation d'un groupe de recherche
(superresolución óptica) dont je suis devenu le premier coordinateur jusqu'en juillet 2012 et sur mes activités de recherche
au sein de ce groupe.
Motivés par les constantes avancées dans le milieu de la microscopie du vivant, nous nous sommes intéressés à la super
résolution optique et spécifiquement à la théorie développée par Toraldo di Francia qui peut permettre de diviser par deux
la séparation entre deux objets à examiner. Bien que la théorie ait une soixantaine d'années et que des filtres de Toraldo
(plus connus sous le nom de pupilles) existent depuis des années, les processus de fabrication sont coûteux et la fiabilité
n'est toujours pas garantie. Avec l'avènement des modulateurs spatiaux de lumière (SLM) à bas prix, leur utilisation
comme actionneurs devient naturellement une option pour matérialiser les filtres de Toraldo rapidement, d'une façon fiable,
à géométries compliquées, et avec une extraordinaire reproductibilité et répétabilité. Mais les SLM n'ont pas atteint un développement optimal en tant
qu'actionneurs scientifiques : ils ont une couverture optiquement astigmate, souffrent des fluctuations de phase et d'intensité et de dépolarisation. Des
corrections et étalonnages doivent donc être mis au point avant de les utiliser comme des outils fiables.
Ma recherche à partir de 2008 a porté sur l'étude de filtres de pupille, les moyens pour les développer, l'étalonnage de ces moyens, la correction des
erreurs et les algorithmes pour quantifier et maîtriser ces erreurs. Ce travail a toujours été réalisé avec un esprit de métrologue et d'instrumentaliste,
ce qui était nécessaire étant donné la nature de la tâche.
Mots clés: Super-résolution optique, filtres de pupille, limite de diffraction optique, modulateurs spatiaux de lumière, décalage de phase, fluctuations de
phase, microscopie, control du front d'onde, détection numérique de la phase, holographie, modulation des fronts d'onde, polarisation.
Abstract :
In this manuscript I first present my teaching activities, my activities as supervisor of Ph. D. Thesis works but also my technical and scientific activities.
In 2008 I have cofounded a new research in CIO known as Optical super resolution and where I have served as the first coordinator until July 2012
date of my installation in France. I have chosen my activities in this group to build up this manuscript.
Our group has been boosted by the great activity exhibited in fluorescence microscopy so we have started our research in optical super resolution,
specifically in the theory proposed by Toraldo di Francia what has lead us to divide by nearly two the distance between two sampled objects. This
theory has been presented 60 years ago, but the cost in pupil fabrication process and the low reliability of such devices makes it unsuitable for
massive applications. Nevertheless the arriving of spatial light modulators (SLM) makes Toraldo's theory suitable again to super resolution
applications; the pupils at complicated geometries can be displayed easily with great reproducibility and repeatability by SLMs. The use of SLM require
some corrections prior their use as scientific actuators. Actually these devices have a front panel window astigmatic, suffer from fluctuations in phase
and intensity as well as depolarization, so wavefront corrections and phase and polarization adjustments must be effectuated to obtain reliable results.
Since 2008 my research has been oriented in the study of pupil filters, the means to display them, the calibration and correction of the displayed phase
in SLMs and MEMS and the design of algorithms to correctly carry out phase measurements. In my work I have always performed as a metrologist
and as an instrumentalist but indeed, the nature of our measurements required it.
Keywords: Optical super resolution, pupil filters, optical diffraction limit, spatial light modulators, phase shifting, phase fluctuations, microscopy,
wavefront control, digital phase detection, holography, wavefront modulation, polarization.
Membres du jury :
, Professeur des Universités, à l'Université de Technologie de Troyes/Laboratoire de Nanotechnologie et d'Instrumentation OptiqueGilles LERONDEL
- CNRS FRE 2671 - Troyes - Rapporteur
, Professeur des Universités, à l'Université de Strasbourg/Laboratoire ICube - EA 3426 - Illkirch - RapporteurPatrick MEYRUEIS
, Professeure des Universités, à l'Université Autonome de Barcelone/Département de Physique - Bellaterra (Espagne) - RapporteurMaria YZUEL , Professeur des Universités, à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Laboratoire d'Ingénierie et des Systèmes deLuc CHASSAGNE
Versailles (LISV) - Velizy - Membre examinateur
, Professeur des Universités, à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/UFR des Sciences - Laboratoire GroupeJean-Pierre HERMIER
d'Etude de la Matière Condensée (GEMAC) - Versailles - Membre examinateur
, Professeur des Universités, au Laboratoire Commun de Métrologie LNE/CNAM - La Plaine-Saint-Denis - Membre examinateurPatrick JUNCAR
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Dernière mise à jour de cette page : 9 avril 2014
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