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1. Jayet, Baptiste. Acousto-optic and photoacoustic imaging of scattering media using wavefront adaptive holography techniques in NdYO4 : Imageries acousto-optique et photoacoustique des millieux diffusants par des méthodes d'holographie adaptative dans NdYO4.

Degree: Docteur es, Optique Physique Expérimentale, 2015, Université Pierre et Marie Curie – Paris VI

L'imagerie optique des tissus biologiques est un défi du fait de la diffusion de la lumière. Pour sonder les propriétés optiques à quelques cm de profondeur, on peut coupler l'information optique des ultrasons. De cette idée sont nées les imageries acousto-optique et photoacoustique. La première repose sur la modulation de la lumière par des ultrasons balistiques. La seconde se base sur la génération d'ultrasons lors de l'absorption de lumière par un objet. Que ce soit pour l'une ou pour l'autre, l'enregistrement du signal nécessite la mesure de très faibles modulations de phase dans une figure de speckle. L'holographie dynamique est une bonne solution. En effet, les techniques interférométriques sont suffisamment sensibles pour mesurer de telles modulations et l'holographie permet de corriger la nature speckle de la lumière. Dans cette thèse nous démontrons la faisabilité de fabriquer un système d'holographie adaptative basé sur un milieu laser (Nd :YVO4). Un des grands avantages de ce type de milieu est le temps de réponse. On montrera que le rafraîchissement d'un hologramme dans notre cristal peut se faire en moins de 100 ?s, bien inférieur au temps de décorrélation du speckle (? 1ms) qui pourrait grandement perturber les techniques de détection plus lentes lors d'expériences in vivo. Trois montages sont présentés ici, le premier pour la détection acousto-optique par conjugaison de phase, le deuxième pour la détection acousto-optique par adaptation de front d'onde et enfin le troisième pour détection photoacoustique. Dans les trois cas on mesure un temps de réponse entre 15 ?s et 50 ?s, et on utilise le montage imager un échantillon.

Strong scattering properties of biological media make their optical imaging in depth a challenge. A solution to probe the local optical properties is to couple the optical information with ultrasound. Two imaging techniques were born from this idea, acousto-optic imaging and photoacoustic imaging. The first technique is based on the local modulation of light by ballistic ultrasound. The latter relies on the emission of ultrasound following the absorption of light by an object. Whether it is acousto-optic imaging or photoacoustic imaging, the recording of the the signal requires a detection system sensitive to weak phase modulation. In addition, the detection system must be compatible with a speckle pattern. Dynamic holography is a good solution. Indeed, as it is based on interferometry, it is very sensitive to small phase variations and holography can be used to correct the speckle nature of light. In this manuscript, we show the use of an holographic detection system based on a laser medium (Nd:YVO4). One of the main advantage of this type of material is the very fast response time. It will be highlighted that the recording of a hologram inside our crystal can be done in less than 100 μs, much faster than the speckle decorrelation time (≈ 1ms), which is one of the major obstacle towards in vivo imaging. Three optical setups will be presented in this manuscript. The first one is a…

Advisors/Committee Members: Ramaz, François (thesis director).

Subjects/Keywords: Imagerie acousto-optique; Imagerie photoacoustique; Holographie dynamique; Conjugaison de phase; Laser; Milieu diffusant; Acousto-optic imaging; Photoacoustic imaging; 535.2

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APA (6th Edition):

Jayet, B. (2015). Acousto-optic and photoacoustic imaging of scattering media using wavefront adaptive holography techniques in NdYO4 : Imageries acousto-optique et photoacoustique des millieux diffusants par des méthodes d'holographie adaptative dans NdYO4. (Doctoral Dissertation). Université Pierre et Marie Curie – Paris VI. Retrieved from http://www.theses.fr/2015PA066039

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Jayet, Baptiste. “Acousto-optic and photoacoustic imaging of scattering media using wavefront adaptive holography techniques in NdYO4 : Imageries acousto-optique et photoacoustique des millieux diffusants par des méthodes d'holographie adaptative dans NdYO4.” 2015. Doctoral Dissertation, Université Pierre et Marie Curie – Paris VI. Accessed April 11, 2021. http://www.theses.fr/2015PA066039.

MLA Handbook (7th Edition):

Jayet, Baptiste. “Acousto-optic and photoacoustic imaging of scattering media using wavefront adaptive holography techniques in NdYO4 : Imageries acousto-optique et photoacoustique des millieux diffusants par des méthodes d'holographie adaptative dans NdYO4.” 2015. Web. 11 Apr 2021.

Vancouver:

Jayet B. Acousto-optic and photoacoustic imaging of scattering media using wavefront adaptive holography techniques in NdYO4 : Imageries acousto-optique et photoacoustique des millieux diffusants par des méthodes d'holographie adaptative dans NdYO4. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université Pierre et Marie Curie – Paris VI; 2015. [cited 2021 Apr 11]. Available from: http://www.theses.fr/2015PA066039.

Council of Science Editors:

Jayet B. Acousto-optic and photoacoustic imaging of scattering media using wavefront adaptive holography techniques in NdYO4 : Imageries acousto-optique et photoacoustique des millieux diffusants par des méthodes d'holographie adaptative dans NdYO4. [Doctoral Dissertation]. Université Pierre et Marie Curie – Paris VI; 2015. Available from: http://www.theses.fr/2015PA066039

2. Karsaklian dal Bosco, Andreas. Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback. : Chaos et auto-pulsations à haute fréquence dans une diode laser soumise à rétroaction optique par conjugaison de phase.

Degree: Docteur es, Photonique (SPI), 2013, Supélec

Cette thèse consiste en une étude théorique et expérimentale de la dynamique d'une diode laser à émission latérale (850 nm) avec rétroaction optique à conjugaison de phase. Le dispositif expérimental est conçu afin de voir la diversité dynamique du laser à travers l'analyse temporelle et spectrale alors que le taux de rétroaction varie. La rétroaction à conjugaison de phase est effectuée par mélange à quatre ondes dans un cristal photoréfractif. Le temps de propagation du faisceau laser dans la cavité externe est appelé retard. Sous l’effet de la rétroaction, le système montre une grande richesse dynamique qui varie du chaos total à des régimes auto-pulsés aux fréquences déterminés par le longueur de la cavité externe pour la première fois mis en évidence ici. Des simulations menées en parallèle basées sur les équations de Lang-Kobayashi couramment utilisées apportent des confirmations théoriques aux observations expérimentales. Les principaux points traités sont la crise chaotique et bistabilité de solutions pulsées, les régimes auto-pulsés (stabilisation et déstabilisation) ainsi que les transitions entre eux, la caractérisation d’événements extrêmes de différentes natures avec la distribution statistique associée ainsi qu’une résonance cohérente déterministe de fluctuations à basse fréquence induite par le retard. Au-delà de l’intérêt fondamental de ces résultats et des comparaisons qui peuvent être établies avec d’autres systèmes laser, des applications dans la génération de signaux tout-optique ainsi que le contrôle du chaos sont des débouchés potentiels de cette étude.

This thesis is a theoretical and experimental study of the dynamics of an edge-emitting laser diode (850 nm) with phase-conjugate feedback. The experimental device is designed to see the dynamical range of the laser through the temporal and spectral properties while the feedback rate varies. Phase-conjugate feedback is performed through four-wave mixing in a photorefractive crystal. The propagation time of the laser beam in the external cavity is termed external time delay. Under the effect of the feedback, the system shows a wide dynamical range including chaos and self-pulsing states which characteristic properties are determined by the length of the external cavity. For the first time self-pulsing states at frequencies multiples of the fundamental frequency of the external cavity are evidenced. Simulations carried out based on the commonly-used Lang-Kobayashi laser rate equations provide theoretical confirmations to the experimental observations. The main topics tackled here are chaos crisis and bistability of pulsing solutions, self-pulsing regimes (through their stabilization and destabilization) and the transitions between them, characterization of extreme events of two kinds along with their statistical distribution and delay-induced deterministic coherence resonance of low frequency fluctuations. Beyond the fundamental interest of these results and the many comparisons that can be made with other laser systems, applications in the…

Advisors/Committee Members: Sciamanna, Marc (thesis director).

Subjects/Keywords: Laser; Dynamique non linéaire; Chaos; Auto-pulsation; Conjugaison de phase; Rétroaction optique; Laser; Nonlinear dynamics; Chaos; Self-pulsation; Phase conjugation; Optical feedback; 378.242

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APA (6th Edition):

Karsaklian dal Bosco, A. (2013). Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback. : Chaos et auto-pulsations à haute fréquence dans une diode laser soumise à rétroaction optique par conjugaison de phase. (Doctoral Dissertation). Supélec. Retrieved from http://www.theses.fr/2013SUPL0016

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Karsaklian dal Bosco, Andreas. “Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback. : Chaos et auto-pulsations à haute fréquence dans une diode laser soumise à rétroaction optique par conjugaison de phase.” 2013. Doctoral Dissertation, Supélec. Accessed April 11, 2021. http://www.theses.fr/2013SUPL0016.

MLA Handbook (7th Edition):

Karsaklian dal Bosco, Andreas. “Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback. : Chaos et auto-pulsations à haute fréquence dans une diode laser soumise à rétroaction optique par conjugaison de phase.” 2013. Web. 11 Apr 2021.

Vancouver:

Karsaklian dal Bosco A. Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback. : Chaos et auto-pulsations à haute fréquence dans une diode laser soumise à rétroaction optique par conjugaison de phase. [Internet] [Doctoral dissertation]. Supélec; 2013. [cited 2021 Apr 11]. Available from: http://www.theses.fr/2013SUPL0016.

Council of Science Editors:

Karsaklian dal Bosco A. Chaos and high-frequency self-pulsations in a laser diode with phase-conjugate feedback. : Chaos et auto-pulsations à haute fréquence dans une diode laser soumise à rétroaction optique par conjugaison de phase. [Doctoral Dissertation]. Supélec; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013SUPL0016

3. Shirkovskiy, Pavel. Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique : Ultrasonic wave phase conjugation for air-coupled velocimetry : investigations of possible application on micro streams.

Degree: Docteur es, Micro et nano technologies, acoustique et télécommunication, 2010, Ecole centrale de Lille; Institut de radiotechnique, d'électronique et d'automatique de Moscou

La conjugaison de phase ultrasonore à couplage par l’air basée sur une céramique magnétostrictive et une membrane de filtration poreuse pour la microscopie et la vélocimétrie de micro écoulements a été développée. Dans ce but, dans le cadre de l’acoustique géométrique un système d’équations pour décrire mathématiquement le passage par l’interface entre l’élément actif du système de conjugaison de phase confocale – milieu de propagation a été développé.On a développé et réalisé une technique de codage de phase par m-séquence pour l’enregistrement des faibles signaux conjugués en phase. Cette technique a permis de travailler plus efficacement avec fort bruit et des signaux qui se trouvent sous le niveau de bruit. Aussi cette technique a permis d’améliorer une méthode de vélocimétrie des écoulements gazeux.On a développé et réalisé une technique d’adaptation d’impédance acoustique basée sur la membrane de filtration poreuse imprégnée par de l’huile. Cette technique a permis d’optimiser les conditions de transmission de l’onde à l’interface air–ferrite aux fréquences basse dans bande du MHz.Les applications possibles de l’effet de conjugaison de phase paramétrique à la vélocimétrie des écoulements gazeux et à la microscopie à couplage par l’air ont été présentées. L’application de l’effet de conjugaison de phase permet d’améliorer les performances des méthodes de vélocimétrie et de microscopie ultrasonores à couplage par l’air. Les méthodes élaborées a repoussé les limites d’applications pratiques de l’effet de conjugaison de phase et peuvent être utilisées pour le développement des dispositifs en vélocimétrie, microscopie et tomographie ultrasonore des écoulements gazeux

Air-coupled wave phase conjugation technique, based on magneto-acoustic interaction and porous membrane filters, for microscopy and velocity measurements of gas micro flows is under investigation. For this reason in the frame of ray acoustics the base system of equations for mathematical model of phase conjugate wave passage through the interface active element of con-focal WPC system – medium of propagation is developed. The phase coding technique by pseudonoise M-sequence was used for registration of weak acoustical phase conjugate signals. This method has allowed to work more effectively with strong noisy and being under noise level phase conjugate signals. Also this method has allowed improving a method of gas flow velocimetry.It is developed and realized the technology of acoustical matching on base of thin polycarbonate porous membrane filters impregnated by oil. This technology has allowed optimizing the conditions of wave transmission through the interface air–ferrite in the low megahertz frequency range.Possible applications of phase conjugate waves in air are shown. Results of investigations of air-coupled wave phase conjugation technics can serve for drawing up of new methods ultrasonic velocimetry and microscopy in technical industrial applications. The elaborated methods expand limits of application and can be used for development of…

Advisors/Committee Members: Pernod, Philippe (thesis director), Preobrazhensky, Vladimir (thesis director), Pylʹnov, Yuri (thesis director).

Subjects/Keywords: Conjugaison de phase ultrasonore; Microscopie à couplage par air; Vélocimétrie à couplage par air; Adaptation acoustique; Membranes de filtration poreuse; Codage par M-séquence; Wave phase conjugation; Air-coupled microscopy; Air-coupled velocimetry; Acoustical matching; Porous membrane filters; Coding by pseudonoise M-sequence

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APA (6th Edition):

Shirkovskiy, P. (2010). Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique : Ultrasonic wave phase conjugation for air-coupled velocimetry : investigations of possible application on micro streams. (Doctoral Dissertation). Ecole centrale de Lille; Institut de radiotechnique, d'électronique et d'automatique de Moscou. Retrieved from http://www.theses.fr/2010ECLI0001

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Shirkovskiy, Pavel. “Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique : Ultrasonic wave phase conjugation for air-coupled velocimetry : investigations of possible application on micro streams.” 2010. Doctoral Dissertation, Ecole centrale de Lille; Institut de radiotechnique, d'électronique et d'automatique de Moscou. Accessed April 11, 2021. http://www.theses.fr/2010ECLI0001.

MLA Handbook (7th Edition):

Shirkovskiy, Pavel. “Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique : Ultrasonic wave phase conjugation for air-coupled velocimetry : investigations of possible application on micro streams.” 2010. Web. 11 Apr 2021.

Vancouver:

Shirkovskiy P. Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique : Ultrasonic wave phase conjugation for air-coupled velocimetry : investigations of possible application on micro streams. [Internet] [Doctoral dissertation]. Ecole centrale de Lille; Institut de radiotechnique, d'électronique et d'automatique de Moscou; 2010. [cited 2021 Apr 11]. Available from: http://www.theses.fr/2010ECLI0001.

Council of Science Editors:

Shirkovskiy P. Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique : Ultrasonic wave phase conjugation for air-coupled velocimetry : investigations of possible application on micro streams. [Doctoral Dissertation]. Ecole centrale de Lille; Institut de radiotechnique, d'électronique et d'automatique de Moscou; 2010. Available from: http://www.theses.fr/2010ECLI0001

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