Design and Implementation of a High Power Pulsed Source for Biomedical Imaging

La microscopy multiphotonique est une technique d’imagerie médicale présentant de nombreux avantage, en terme de résolutions et de profondeur de tissu biologique atteignable. Cependant le phénomène à l’origine de la technique -l’absorption multiphoton- de hautes puissances pour être significatif et l’utilisation des pulses pico-femto est employée afin de prévenier totue dégradation du tissu biologique. L’objectif de ce travail est de développer un source pulsée à haute puissance afin de pouvoir réaliser ces applications. Ce travail est divisé en deux parties. Tout d’abord, la conception du stretcher et du compresseur. Cette partie du travail est réalisé en plusieurs étapes. Dans un premier temps, on néglige la contribution de la fibre et de la déformation du front d’onde dû aux aberrations optiques. Le but est de sélectionner les optiques et les configurations permettant d’obtenir un stretcher et compresseur tout deux générant une Group Delay Dispersion de 11.44 ps2 et compensant l’ordre trois. Dans toute cette étude, les ordres supérieurs sont négligés. Ce GDD théorique est obtenu par deux configurations types: Offner pour le stretcher et Treacy pour le compresseur. Seules les positions relatives des optiques sont autorisées à différer, l’angle d’incidence du stretcher et du compresseur doivent être strictement identiques, sans quoi des phases spectrales résiduelles significatives risquent d’impacter le profile final du pulse. L’angle d’incidence est limité la configuration du compresseur et est fixé à 52◦, les longueurs caractéristiques respectives sont fixées à 36.15cm et 2.577 cm. Les focales des miroirs du montage du stretcher sont fixées à 200mm et 100mm. Les efficacités théoriques sont estimées à 60% et 40% pour respectivement le compresseur et le stretcher. Une fois la paire idéale de stretcher/compresseur conçue, on introduit la contribution de la fibre. Cette dernière est faible par rapport aux Group Delay Dispersion et Third Or-der Dispersion générés dans les montages précédents, aussi une solution est de légèrement dérégler le stretcher et le compresseur afin de compenser le GDD de la fibre. Cependant, si l’intégralité du GDD de la fibre était compensée ainsi, le TOD résiduel serait catastrophique. Pour éviter une dégradation du profil du pulse, le GDD de la fibre n’est compensé que partiellement par déréglage, une partie de la phase résiduelle étant compensée par la génération d’aberrations optiques. On obtient ainsi de manière théorique un Group Delay Dispersion résiduel de -24fs2 et un Third Order Dispersion résiduel de -31000 fs3. Ces phases résiduelles induisent une variation de 0.2% sur le profil final du pulse.