Photonic Lantern Engineering for Spatial Mode Control in Fiber-Based Biomedical Imaging

Cette thèse explore le développement, la caractérisation et l’utilisation des lanternes photoniques, en particulier des lanternes photoniques modalement sélectives, afin de relever des défis majeurs en imagerie biomédicale. Cette recherche est motivée par la demande croissante en résolution, en vitesse et en contraste dans des techniques d’imagerie telles que la microscopie confocale et la tomographie par cohérence optique. Bien que les technologies de fibres optiques aient été longuement optimisées pour les télécommunications, leur transposition vers la biophotonique a rencontré des obstacles spécifiques en raison des différences de contraintes opérationnelles, des protocoles de fabrication et des défis d’intégration. Ce travail comble ces lacunes en adaptant et en améliorant les technologies de lanternes photoniques pour une utilisation dans des environnements biomédicaux. Cette thèse émet l’hypothèse que des coupleurs à fibres spécialisés, appelés lanternes photoniques, peuvent améliorer de manière significative la collecte sélective des signaux optiques dans des configurations à quelques modes, en exploitant des caractéristiques de l’échantillon telles que la rétrodiffusion, les variations de phase et la distribution des vecteurs d’onde, afin d’accroître la résolution et le contraste d’imagerie. En minimisant les pertes excédentaires, ces coupleurs peuvent être intégrés efficacement dans des systèmes d’imagerie pratiques. L’objectif général est de développer des lanternes photoniques compactes et performantes, puis de les intégrer dans des systèmes de microscopie confocale et de tomographie par cohérence optique, permettant ainsi une imagerie multimodale au-delà du mode fondamental