Advances in Few-Mode Optical Coherence Tomography

La tomographie par cohérence optique (TCO) est une modalité d’imagerie médicale ayant connu un essor considérable au cours des dernières décennies. Elle se distingue par sa ca-pacité d’imagerie non invasive à haute résolution, bien que sa profondeur de champ demeure limitée. Elle est particulièrement adaptée à l’imagerie des tissus épithéliaux et de la rétine, et constitue un outil incontournable pour l’étude de l’angiographie rétinienne. Sa large adoption a engendré de nombreuses innovations technologiques et applicatives. Toutefois, la TCO fait encore face à plusieurs défis. La TCO ne collecte généralement qu’une fraction de la lumière rétroréfléchie par l’échantillon observé. La nécessité d’utiliser des fibres optiques monomodes implique une perte des modes d’ordre supérieur de la lumière. Cela entraîne non seulement une perte de signal, mais surtout une perte d’informations potentiellement pertinentes. Même les systèmes TCO n’utilisant pas de fibres monomodes présentent cette limitation sous d’autres formes. De plus, bien qu’elle soit un outil essentiel pour l’angiographie, la TCO éprouve encore des difficultés à quantifier la vitesse du flux sanguin. Cette limite restreint ses capacités diagnostiques et sa contribution à l’étude des pathologies. De nombreuses innovations ont été proposées pour pallier ces lacunes, mais le défi demeure. Les lanternes photoniques sont des composants optiques relativement récents qui offrent une solution potentielle à ces problématiques. Initialement développées pour l’astronomie, elles agissent comme des démultiplexeurs à fibre optique, répartissant les modes d’ordre supérieur de la lumière en plusieurs canaux. Plus récemment, les lanternes photoniques à mode-selectif (LPMS), une forme spécialisée de lanterne photonique, ont permis le démulti-plexage sélectif de modes. Cette innovation a permis l’émergence d’un nouveau type de TCO exploitant les modes d’ordre supérieur—une partie de la lumière auparavant perdue—désigné sous le nom de tomographie par cohérence optique à quelques modes (TCO-QM). Cette thèse présente les innovations développées lors de l’exploration des applications potentielles de la TCO-QM, dont certaines ne requièrent pas l’utilisation d’une LPMS. La combinaison des signaux issus de plusieurs modes de la TCO-QM permet d’augmenter le rapport signal sur bruit et de réduire le bruit de tavelure, avec un impact limité sur la résolution. Cette approche peut également être couplée à d’autres techniques de réduction du speckle pour améliorer encore la clarté des images.