Une méthode innovante pour le contrôle non invasif de la lumière dans les milieux complexes

Contrôler la lumière à l'intérieur des milieux complexes, tels que les tissus biologiques, a toujours été un défi dans divers domaines de recherche. Cependant, une étude novatrice menée par des scientifiques du Laboratoire Kastler Brossel, de l'ENS-Université PSL, du CNRS et de Sorbonne Université au Collège de France à Paris, a désormais introduit une méthode révolutionnaire de contrôle non invasif de la lumière en utilisant une lumière spatialement incohérente.

Publié le 25/07/2023 - Mis à jour le 25/07/2023

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Par le passé, le contrôle cohérent de la lumière diffusée par le biais du façonnage de fronts d'ondes a permis des avancées significatives dans la résolution de ce défi. Cependant, le contrôle de la lumière sur des cibles étendues ou multiples sans accès physique à l'intérieur d'un milieu est resté insaisissable. La nouvelle méthode de conjugaison de phase présentée par l'équipe de recherche surmonte cette limitation et ouvre de nouvelles possibilités de manipulation de la lumière dans les milieux complexes.

La méthode exploite l'émission incohérente de différentes positions cibles pour caractériser les réponses de diffusion des sources cachées. En récupérant des champs diffus mutuellement incohérents à partir de motifs de speckle, les chercheurs ont réussi à inverser dans le temps la fluorescence diffusée en utilisant la conjugaison de phase numérique. Grâce à des démonstrations expérimentales, ils ont réussi à focaliser la lumière sur des cibles individuelles et multiples, obtenant un contrôle précis sur les positions souhaitées.

Les implications de cette recherche sont nombreuses : la fourniture d'énergie optique et la transmission d'informations à travers des milieux complexes sont essentielles pour diverses applications, notamment la manipulation optique, l'imagerie des tissus profonds et l'optogénétique. Grâce à cette nouvelle méthode, les scientifiques et les chercheurs peuvent surmonter les limitations d'accès physique et réaliser un contrôle non invasif de la lumière, ouvrant ainsi la voie à des avancées dans ces domaines.

 

Figure 1. Schematic of phase conjugation with incoher- ent fluorescence: Multiple fluorescent guidestars are hidden behind a scattering medium. The scattered fluorescence, com- posed of mutually incoherent speckle fields, is modulated by an SLM. The modulated fluorescence is Fourier transformed by a lens and results in the incoherently added speckle pat- terns on the camera. Then mixed-state phase retrieval recov- ers a set of scattered fields, whose phase conjugation enables targeted light control.
Figure 1. Schematic of phase conjugation with incoherent fluorescence: Multiple fluorescent guidestars are hidden behind a scattering medium. The scattered fluorescence, composed of mutually incoherent speckle fields, is modulated by an SLM. The modulated fluorescence is Fourier transformed by a lens and results in the incoherently added speckle patterns on the camera. Then mixed-state phase retrieval recovers a set of scattered fields, whose phase conjugation enables targeted light control.

Référence : Baek, Y., de Aguiar, H.B. & Gigan, S. Phase conjugation with spatially incoherent light in complex media. Nat. Photon. (2023). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01254-5