Une porte optique intensificatrice picoseconde à gain élevé caractérisation et application potentielle en imagerie de petits objets placés dans des milieux diffusants

Abstract

Dans cette étude, nous avons développé un amplificateur à colorant possédant ces deux caractéristiques. Le colorant choisi, l'iodure de 3,3' -diméthyloxatricarbocyanine (méthyl-DOTCI), possède un épaulement dans la bande d'absorption à 620 nm ce qui convient bien à notre pompe femtoseconde. De plus, son maximum de fluorescence est à 720 nm ce qui est particulièrement intéressant dans le cas des études avec des tissus biologiques humains. En effet, la fenêtre dite"thérapeutique" se situe dans les longueurs d'onde rouge et proche infrarouge. Le phénomène d'amplification, qui se produit dans des conditions expérimentales précises, est en fait une émission stimulée du colorant qui est largement favorisée par rapport à sa fluorescence naturelle (émission spontanée). L'arrivée du signal incident, dont la longueur d'onde correspond au saut énergétique entre l'état fondamental et l'état excité où se trouvent les molécules, provoque une avalanche cohérente de celles-ci vers l'état fondamental générant ainsi l'émission stimulée. Une des conditions nécessaires pour l'obtention d'un gain élevé est que la durée de l'impulsion de pompe soit inférieure au temps de relaxation des molécules ainsi qu'inférieure au temps requis pour effectuer un trajet dans la cellule de colorant. Ceci nous a permis d'amplifier un signal incident par un facteur entre 10[indice supérieur 3] et 10[indice supérieur 4] . De plus, ce gain élevé n'est observé qu'à l'intérieur d'une fenêtre temporelle d'environ 10 picosecondes. Nous avons intégré cet amplificateur à notre montage de transillumination afin d'acquérir des images d'un patron de lignes opaques immergé dans un milieu diffusant liquide. Des images de lignes ayant une résolution spatiale de 200 [mu]m ont été obtenues. La cible était placée au centre d'un mélange contenant des proportions variables de lait et d'eau. Deux longueurs de trajet optique dans la solution ont été utilisées: 30 et 50 mm. Pour déterminer les propriétés optiques de notre milieu diffusant, nous avons mis au point une technique de caractérisation basée sur la distribution radiale des photons transmis à travers le milieu. Deux paramètres de transport, les coefficients de diffusion effectif ([mu]s' ) et d'absorption ([mu]a ), caractérisent la forme et l'amplitude du profil radial. Le fit des courbes expérimentales à des courbes simulées nous a permis d'extraire ces coefficients. Les courbes simulées ont été réalisées grâce à une simulation Monte Carlo qui incorpore les conditions expérimentales de notre montage de caractérisation"--Résumé abrégé par UMI.