Compact infrared pinhole fisheye for wide field applications

International audienceThe performances of a compact infrared optical system using advanced pinhole optics for wide field applications are given. This concept is adapted from the classical Tisse design in order to fit with infrared issues. Despite a low light gathering efficiency and a low resolution in comparison with classical lenses, pinhole imagery provides a long depth of field and a wide angular field of view. Moreover, by using a simple lens that compresses the field of view, the angular acceptance of this pinhole camera can be drastically widened to a value around 180{\textdegree}. This infrared compact system is named pinhole fisheye since it is based on the field lens of a classical fisheye system

MTF measurements of a type-II superlattice infrared focal plane array sealed in a cryocooler

International audienceIn operational electro-optical systems, infrared focal plane arrays (IR FPA) are integrated in cryocoolers which induce vibrations that may strongly affect their modulation transfer function (MTF). In this paper, we present the MTF measurement of an IR FPA sealed in its cryocooler. The method we use to measure the MTF decorrelates operational constraints and the technological limitations of the IR FPA. The bench is based on the diffraction properties of a continuously self imaging grating (CSIG). The 26 µm pixel size extracted from the MTF measurement is in good agreement with the expected value

Imagerie de phase quantitative par interférométrie à décalage quadri-latéral. Application au domaine des rayons x durs.

Depuis la découverte des rayons X par Röntgen, l'imagerie radiographique utilise le contraste d'absorption. Cette technique est efficace uniquement si les objets à étudier sont suffisamment absorbants. C'est pour cela qu'on peut détecter une lésion osseuse avec une radiographie, mais pas une lésion ligamentaire.Toutefois, l'imagerie par contraste de phase peut permettre de surmonter cette limite. Depuis les années 2000, s'appuyant sur des travaux similaires existant en optique visible, les scientifiques des rayons X essayent de mettre au point des dispositifs sensibles au contraste de phase et compatibles avec des applications industrielles comme l'imagerie médicale ou le contrôle non-destructif. Néanmoins, les architectures classiques des interféromètres sont très difficiles à mettre en place dans les rayons X durs, et sont trop contraignantes pour être transférables vers l'industrie. C'est pourquoi des dispositifs utilisant des réseaux de diffraction ont été les plus développés. Ils ont permis d'obtenir les premières images de radiographie par contraste de phase sur des humains vivants.Mais les architectures proposées aujourd'hui utilisent plusieurs réseaux et son contraignantes pour les industriels. C'est pourquoi j'ai développé au cours de ma thèse un système n'utilisant qu'un unique réseau de phase. J'ai montré qu'un tel dispositif peut générer des interférogrammes achromatiques et invariants par propagation. Ce dispositif a permis d'effectuer des mesures de contraste de phase quantitatives sur un fossile biologique, ainsi que des mesures métrologiques sur des miroirs plans sensibles aux rayons X.Since Röntgen discovered X-rays, X-ray imaging systems are based on absorption contrast. This technique is inefficient for weakly absorbing objects. As a result, X-ray standard radiography can detect bones lesions, but cannot detect ligament lesions.However, phase contrast imaging can overcome this limitation. Since the years 2000, relying on former works of opticians, X-ray scientists are developing phase sensitive devices compatible with industrial applications such as medical imaging or non destructive control.Standard architectures for interferometry are challenging to implement in the X-ray domain.This is the reason why grating based interferometers became the most promising devices to envision industrial applications. They provided the first x-ray phase contrast images of living human samples.Nevertheless, actual grating based architectures require the use of at least two gratings, and are challenging to adapt on an industrial product. So, the aim of my thesis was to develop a single phase grating interferometer. I demonstrated that such a device can provide achromatic and propagation invariant interference patterns. I used this interferometer to perform quantitative phase contrast imaging of a biological fossil sample and x-ray flat mirror metrology.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Techniques collectives pour la recombinaison cohérente d'un grand nombre de fibres laser

Les propriétés intrinsèques de la fibre optique utilisée comme milieu à gain en font un candidat idéal pour le développement de sources laser de haute puissance, aujourd hui capable de rivaliser avec les lasers à état solide, tout en apportant ses avantages propres : robustesse, efficacité, qualité de faisceau potentielle, gestion de la thermique, compacité et tenue à l environnement. Les domaines d application sont nombreux : industrie ( usinage, marquage), défense ( télémétrie, imagerie), environnement (lidar), communications en espace libre, recherche fondamentale Cependant, certaines applications nécessitent des puissances ou énergie encore supérieures à ce que peut délivrer une seule fibre associée à une bonne qualité de faisceau. Pour contourner cette difficulté, l approche abordée ici est de répartir l amplification sur plusieurs fibres lasers, puis de recombiner les faisceaux en espace libre. Ce travail est préparatoire à une nouvelle génération de lasers hyper-intenses et a été réalisé dans le cadre du projet ANR CAN, collaboration entre LOA,IOGS ,Thales R&T et Onera. Suivant le dimensionnement défini par l étude théorique de la combinaison cohérente de faisceaux laser, un toron de 64 fibres collimatées chacune par une petite lentille est conçu puis réalisé technologiquement. Par extension de l idée de l interféromètre à décalage quadri-latéral, une méthode de mesure collective et auto-référencée de la phase des fibres mise au point. Enfin, une technique originale et auto-adaptative de mise en phase par holographie numérique est présentée et validée expérimentalement.Thanks to their properties, fibre lasers can now compete with solid state lasers to develop hig power laser sources. They also bring inherent advantages in terms of robustness, efficiency, beam quality, thermal management and compacity. The applications of such sources include industry (machining, marking), defense ( telemetry, lidar), free space communications, fundamental research. Nevertheless, some of these applications still need higher power energy than that a single fiber can provide with a high beam quality. To overcome this limitation, an idea is to use several fibre lasers and to combine coherently the resulting beams in far field. This work is a first step to a new category of very high energy lasers, and was realized in the scope of a French National Agency (ANR) project called Coherent Amplyfing Network (CAN). This project is a collaboration between LOA,IOGS,Thales R&T and Onera.A theorectical study about coherent beam combining leads to the pratical requirements for an efficient combination. Then a bundle of 64 collimated fibres is designed and experimentally realised. By extending the idea of lateral shearing interferometers, a new method for phase measurement from fibres is demontrated. This leads to a collective and self-referenced phase sensor that completely match beam combining requirements. To end , an original self-adaptative technique of phase correction by digital holography is described and experimentally demonstrated.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

L’imagerie de phase en rayons X : l’essor de l’interférométrie à réseau

Depuis l’invention de la radiographie, des techniques complémentaires, telles que l’IRM, ont été développées pour imager les parties molles. Or, dès 1895, des mesures du déphasage induit par les matériaux traversés auraient pu permettre cette imagerie. Aujourd’hui, l’imagerie de phase connaît un essor important et les résultats présentés ici proviennent des quatre coins du monde

High resolution X-ray phase contrast imaging for non-destructive testing of composite materials

X-ray imaging is widely used in non-destructive testing dedicated to industry, medical or security domain. In aircraft production, the aerospace industry increasingly integrates carbon fibre reinforced polymers (CFRP), which may develop defects from operational wear, like lightning strikes. To robustly characterize density changes resulting from induced lightning damage in CFRP, multilateral shearing interferometry (MLSI) – a phase imaging technique – have been incorporated on a X-ray laboratory bench. Indeed, such method provides higher contrasts than X-ray attenuation imaging for composite materials and brings complementary information of the imaged sample. However, extracting the phase signal requires conditions of the imaging system and algorithmic strategies, which can lead to the emergence of artifacts in phase images. This thesis work involved the characterisation of these artifacts in the context of MLSI applied to X-ray phase imaging, as well as the development of tracking methods and corrective strategies

PISTIL, moyen de métrologie pour l'évaluation des lasers à combinaison cohérente

International audiencePISTIL is an interferometric metrology tool dedicated to the analysis of regular segmented wavefront surfaces. Its ease of use and the quality of its measurements make it an ideal and independent analyzer for the diagnosis of the phasing of coherent combined lasers. The results presented here were obtained on the XCAN laser, a digital laser composed of 61 CBC laser fibers.PISTIL est un moyen de métrologie interférométrique dédié à l'analyse des surfaces d'onde segmentées régulières. Sa facilité de mise en oeuvre et la qualité de ses mesures en font un analyseur idéal et indépendant pour le diagnostic de la mise en phase des lasers à combinaison cohérente. Les résultats présentés ici ont été obtenus sur le laser XCAN, laser digital composé de 61 fibres laser CBC