Conception d'un microscope multiphoton fibré et compact incorporant un coupleur à fibre à double gaine

La microscopie multiphotonique est une technique d'imagerie basé sur la génération d'effets d'optique non linéaires dans les tissus biologiques possédant de nombreux avantages comparativement à la microscopie confocal à laquelle elle est souvent associée. En effet, en plus de fournir des images tridimensionnelles d'échantillon biologique avec une haute résolution ainsi qu'une profondeur de pénétration importante, elle permet d'extraire des informations propres aux tissus observés, par exemple la présence de collagène ou de structure fibrillaire. Elle reste aujourd'hui une technique principalement utilisée en laboratoire, à cause de la taille d'un tel appareil et de la propagation hors fibre du faisceau laser d'excitation et des signaux collectés. Ainsi, son transfert vers la clinique dans une application endoscopique nécessite de relever deux défis majeures : la propagation et la collection fibrées de l'excitation et des signaux et l'élaboration de sondes endoscopiques adaptées à l'imagerie multiphotonique. L'objectif principal de ce projet de maitrise est de réaliser un microscope multiphoton complètement fibré en utilisant un coupleur à fibre à double gaine (DCFC), à une longueur d'onde d'excitation 1550 nm, afin d'apporter une solution technologique à la réalisation d'un système complètement fibré, robuste et compact. Ce type de composant fibré doit permettre de remplacer l'utilisation d'un miroir dichroïque, composant non-fibré, utilisé dans la plupart des dispositifs actuels. L'utilisation d'une fibre à double gaine (DCF) est intéressante car elle permet de délivrer l'excitation laser par le coeur et une collection des signaux non linéaires par la gaine interne plus large, augmentant l'efficacité de collection. Dans un premier temps, des simulations numériques ont été réalisées afin de mieux cerner les effets liés à la propagation fibré des impulsions femtosecondes dans différents régimes pour les différents lasers utilisés dans ce projet. Ensuite, l'élaboration du circuit de fibre, incluant le DCFC, et sa compensation de dispersion fibré ont été réalisées. Enfin, en combinant ce circuit de fibre à une tête optique et à un système d'acquisition développé en parallèle, un microscope multimodale couplant imagerie confocale et multiphotonique a été réalisé. L'utilisation d'un laser fibré femtoseconde comme source d'excitation termine de rendre le microscope entièrement fibré, compact et robuste. Le système d'imagerie développé a été ensuite caractérisé et des échantillons biologiques ont pu être imagés. Ainsi, ce projet de maitrise démontre qu'il est possible de réaliser un tel microscope complètement fibré, adapté à l'imagerie multiphotonique, en se basant sur un coupleur à fibre à double gaine (DCFC).