Analyse du comportement polarimétrique de la lumière diffusée : approches multi-échelle, électromagnétique et statistique

par Jacques Sorrentini

Thèse de doctorat en Optique, électromagnétisme et image

Sous la direction de Claude Amra et de Myriam Zerrad.

Soutenue en 2010

à Aix-Marseille 3 .

mots clés

• Lumière -- Diffusion -- Thèses et écrits académiques
• Polarisation (lumière) -- Thèses et écrits académiques
• Granularité (optique) -- Thèses et écrits académiques
• Électromagnétisme -- Thèses et écrits académiques
• Rugosité -- Thèses et écrits académiques
• Imagerie -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Ce travail de thèse est consacré à l’étude du comportement polarimétrique de la lumière diffusée par un milieu aléatoire. La perte de polarisation que peut subir un champ localement polarisé par intégration spatiale ainsi que les relations entre la microstructure du matériau diffusant et les paramètres macroscopiques observables du champ sont étudiées via une approche couplant l’Optique Statistique et l’Electromagnétisme. D’un point de vue théorique, des modèles phénoménologiques sont utilisés pour observer l’influence des propriétés de cohérence et polarisation de la source sur le Degré de Polarisation (DdP) du champ diffusé, l’évolution de cette polarisation au cours de la propagation, le gain de polarisation dont un champ initialement dépolarisé peut bénéficier par diffusion, ect. . . La théorie électromagnétique est utilisée pour calculer les champs diffusés par des surfaces métalliques rugueuses, permettant d’établir un lien quantitatif entre la topographie de la surface (rugosité, longueur de corrélation) et les propriétés statistiques/polarimétriques de la lumière émise. Des données expérimentales confirment les résultats et apportent un moyen simple et efficace de statuer sur l’origine (surfacique ou volumique) d’un matériau que l’on souhaite sonder. La transition entre les régimes de polarisation est étudiée expérimentalement et théoriquement en fonction de l’échelle d’observation. Un modèle analytique empirique est proposé afin de permettre la prédiction de la décroissance moyenne du DdP avec le domaine d’observation à l’aide d’une simple mesure de polarisation macroscopique. Ces travaux comportent un intérêt certain pour les applications d’imagerie en milieu diffusant faisant appel à des interférences polarimétriques

Titre traduit

Analysis of polarimetrical behavior of scattered light : multi-scale, electromagnetism and statistical approaches

Résumé

This PhD work is devoted to the study of the polarimetrical behavior of light scattered by a random media. The loss of polarization that can arise on a locally polarized field by spatial integration and the relationships between the sample microstructure and the macroscopic observable parameters are studied thanks to an approach mixing Statistical Optics and Electromagnetism.