Few-Mode Confocal Microscopy

La microscopie confocale est l’une des techniques de microscopie optique les plus polyvalentes actuellement utilisées. Depuis que le premier dispositif a été présenté en 1961, de nombreux aspects, comme la résolution, la spécificité ou encore la vitesse d’acquisition, ont été améliorés grâce à divers avancements et innovations techniques : contraste de phase pour les échantillons fins et transparents, fluorescence pour une imagerie spécifique et multiplexée, fluorescence et réflectance combinées pour des applications endoscopiques, ou simplement réflectance et champ sombre en métrologie [1–6]. Une approche souvent utilisée pour la car-actérisation de surfaces, la détection de défauts sous les surfaces, ou tout simplement pour améliorer la résolution axiale, est l’utilisation de faisceaux creux pour l’illumination [7–13]. Inspirée de cette approche, cette étude explore l’utilisation d’une lanterne photonique sélective en mode (MSPL) pour modeler la lumière en microscopie confocale. Multiplexeurs spatiaux, les MSPL sont des dispositifs fibrés composés d’un bouquet de fibres monomodes qui sont éventuellement fusionnées et étirées jusqu’à l’obtention d’une seule fibre, de diamètre très réduit, qui permet la propagation de quelques modes seulement (cette section, à l’extrémité de la MSPL, est appelée “few-mode”) [14, 15]. Quand de la lumière est injectée dans une branche monomode, un mode polarisé linéairement (LP) précis est généré à la sortie de la lanterne. Réciproquement, le dispositif peut trier toute superposition de modes entrant dans son extrémité few-mode dans ses branches monomodes respectives. Pour une MSPL à trois modes, cela signifie que le mode fondamental LP01 (souvent approximé par un mode Gaussien), ainsi que les deux modes d’ordre supérieur LP11 (définis comme LP11a et LP11b) sont accessibles [15, 16]. Lorsque les modes LP11a et LP11b sont combinés, ils forment un faisceau creux [17, 18]. Un microscope confocal peut être construit en utilisant simplement une fibre optique monomode comme pupille (“pinhole”), puis en récupérant la lumière détectée à l’aide d’un circulateur fibré [19–22]. Une telle configuration où les pupilles d’illumination et de détection sont super-posées est dite coalignée et intrinsèquement confocale. Dans ce travail, la fibre monomode est remplacée par une MSPL à trois modes fibrée, fabriquée sur mesure par l’équipe du laboratoire. L’illumination est effectuée avec le mode LP01 de la lanterne, et la détection est effectuée avec le faisceau creux formé par les modes LP11a et LP11b. Cette configuration introduit un angle entre l’axe d’illumination, du mode LP01, et celui de la détection. En conséquence, la topologie de l’échantillon est sondée différemment qu’avec une détection à incidence normale, et on obtient des images au contraste topologique enrichi.