Imagerie endoscopique à travers une fibre multimode

Pour de nombreuses applications d’imagerie endoscopique, telle que l’imagerie fonctionnelle cérébrale, il est souhaitable de réduire l’épaisseur de la sonde afin de minimiser les dommages infligés au tissu lors de l’insertion de celle-ci. Une fibre multimode unique, dont le diamètre est typiquement celui d’un cheveu (100 µm), constituerait une sonde faiblement invasive. Cependant, la dispersion modale brouille le champ lors de sa propagation dans la fibre et génère des figures de speckle en sortie. Des approches de façonnage de front d’onde peuvent être utilisées pour retrouver l’information, mais requièrent une étape de calibration de la transmission à travers la fibre dont le résultat est sensible aux déformations de la fibre et à son environnement.

Dans l’équipe, nous avons mis en œuvre une imagerie endoscopique bi-modalité, qui combine détection de fluorescence et photoacoustique, en utilisant une approche de façonnage de front d’onde. Nous explorons également ce type d’approche pour le contrôle non-destructif de composants industriels : une application envisagée serait l’imagerie endoscopique latérale pour le contrôle de trous percés dans des plaques multicouches pour l’industrie électronique.

Un autre axe concerne les fibres multimodes à section carré pour lesquels nous avons démontré l’existence d’un effet mémoire en translation : par un effet kaléidoscopique, un déplacement du champ optique en entrée engendre le déplacement de 4 figures de speckle dans 4 directions symétriques. Nous avons exploité cet effet pour imager à travers une fibre carrée sans calibration préalable. Le champ de vue imagé est actuellement limité par la portée de l’effet mémoire (qui est typiquement de 10 µm pour les fibres de 100µm de côté que nous avons utilisées). Nous cherchons à mieux comprendre les paramètres qui limitent cette portée, ainsi que sa sensibilité aux déformations de la fibre. Pour cela nous collaborons avec Davide Bucci du laboratoire CROMA (Grenoble INP - UGA) qui a développé des outils de calcul théorique de la propagation dans une fibre de géométrie quelconque.

Références :

• S. Mezil, A. M. Caravaca-Aguirre, E. Z. Zhang, P. Moreau, I. Wang, P. C. Beard, and E. Bossy, Single-shot hybrid photoacoustic-fluorescent microendoscopy through a multimode fiber with wavefront shaping, Biomedical Optics Express, 5717-5727 (2020).

• A. M. Caravaca-Aguirre, A. Carron, S. Mezil, I. Wang, and E. Bossy, Optical memory effect in square multimode fibers, Optics Letters 46, 19 (2021).

• D. Bouchet, A. M. Caravaca-Aguirre, G. Godefroy, P. Moreau, I. Wang, and E. Bossy, Speckle-correlation imaging through a kaleidoscopic multimode fiber, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120, 26 (2023).