Laser à balayage spectral double-bande pour l'imagerie biomédicale multimodale

Une source laser balayant simultanément deux bandes spectrales centrées à 780nm et 1 300nm a été conçue pour une utilisation en imagerie multimodale. La source repose sur deux milieux de gain : un amplicateur optique à semiconducteur fibré (Semiconductor Optical Amplifer ou SOA) centré à 1 300nm et une diode laser en espace libre centrée à 780 nm. Afin d'obtenir la simultanéité du balayage spectral dans les deux bandes, les filtres spectraux pour chacune des bandes utilisent différentes facettes d'un même miroir polygonal en rotation. Pour chaque bande, un téléscope dirige les longueurs d'onde séparées par un réseau de diffraction vers le miroir polygonal. Le miroir polygonal réfléchit alors l'étroite bande de longueurs d'onde normale à sa surface. Cette étroite bande spectrale est ensuite amplifiée lors du retour dans le milieu amplificateur. La rotation du polygone permet le balayage en longueur d'onde à une vitesse pouvant aller de 6 000 a 30 000 spectres par seconde, ou lignes-A par seconde en tomographie par cohérence optique (Optical Coherence Tomography ou OCT). La source à 780nm a une bande passante de 37 nm, une puissance de sortie de 54mW et une longueur de cohérence de 11 mm. La source à 1 300nm a quant à elle une bande passante de 75 nm, une puissance de 17mW et une longueur de cohérence de 7,2 mm. Afin de tester le potentiel de la source en imagerie biomédicale, trois systèmes multimodaux ont été conçus. Premièrement, un système OCT deux couleurs qui permet l'imagerie tridimensionnelle de tissus biologiques a été réalisé. Un nouveau design incorporant une détection balancée dans les deux bandes spectrales est proposé et testé. Deuxièmement, un système combinant l'OCT et la microscopie confocale encodée spectralement (Spectrally En- coded Confocal Microscopy ou SECM) a été construit. Dans ce système, le système SECM permet d'obtenir des images de la surface de l'échantillon avec une résolution subcellulaire simultanément à l'image 3D obtenue en OCT. Les images obtenues pour ces deux systèmes exploitent les deux bandes spectrales de la source à balayage : les courtes longueurs d'onde sont employées pour obtenir une résolution accrue, tandis que les longueurs d'onde élevées sont employées pour obtenir une profondeur de pénétration superieure. Troisièmement, un système combinant l'OCT à la détection de fluorescence a été concu, ajoutant ainsi l'imagerie fonctionnelle aux images structurelles obtenues par l'OCT. Une fois ces trois systèmes fonctionnels en version laboratoire, une des voies d'avenir de mon projet serait de les adapter pour permettre l'imagerie multimodale en endoscopie. La fabrication de composants fibres qui combinent l'illumination des deux modalités tout en démultiplexant leur détection serait une avenue possible, tout comme le dévéloppement de l'optomécanique adaptée à l'imagerie in vivo.