Conception d'un microscope multiphoton fibré et compact incorporant un coupleur à fibre à double gaine

REMERCIEMENTSCet change entre l'cole polytechnique (Paris) et l'cole Polytechnique de Montral m'a donn l'opportunit de dcouvrir le monde de la recherche en biophotonique au travers du projet de maitrise prsent dans ce mmoire.J'aimerais remercier les personnes qui m'ont permis de vivre cette exprience et qui ont contribu la rendre enrichissante.Tout d'abord, je tiens remercier Pre.Caroline Boudoux pour m'avoir ouvert les portes de son laboratoire et accept de diriger mes travaux.Merci pour votre temps, votre disponibilit et votre soutien.Merci galement pour toutes ces belles opportunits que vous m'avez donnes : confrences internationales, bourses, livre... Mes remerciements vont galement l'ensemble des membres prsents et passs du Laboratoire d'Optique Diagnostique et d'Imagerie (LODI) que j'ai pu ctoyer au cours de ce projet, en particulier : -Xavier Attendu : Pour toutes ces discussions sur des sujets divers et varis, pour ton humour et ta bonne humeur qui m'ont redonns le sourire quand je doutais et pour avoir t plus qu'un simple collgue de bureau mais un vritable ami.Les rlements du franais vont te manquer, tu verras.J'espre que nos chemins se croiseront nouveau dans le futur.-Mathias Strupler : Pour avoir pris le temps de rpondre toutes les questions que je me posais, et il y'en avait quelques unes, sans jamais perdre patience.J'ai normment appris grce toi.-Robin Guay-Lord : Pour m'avoir aid et form au code Labview et pour avoir ralis des canaux microfluidiques pour mon projet.Mais galement pour toutes ces pauses discussions trois avec Xavier.-Wendy-Julie Madore, tienne de Montigny et Fouzi Benboujja : Pour avoir t des mentors de tous les jours, que ce soit sur les appareils que je ne maitrisais pas en arrivant ou pour vos conseils tirs de vos expriences passes.-Kathy Beaudette : Pour m'avoir paul en confrence o je me sentais un peu perdu dans cette mare humaine au dbut.J'aimerai galement remercier le Pr.Nicolas Godbout pour avoir rpondu mes interrogations sur les e ets non linaires ainsi que Mikal Leduc pour m'avoir form et aid avec le laser Ti :S et pour tes conseils pratiques lors des manipulations.Merci au Pr.Stphane Kna-Cohen et son quipe de m'avoir laiss accder leur laser Ti :S.Je remercie galement Lucas Majeau (Castor Optics) pour m'avoir fabriqu et aid avec le coupleur.Enfin, je remercie les organismes qui ont financ ce projet : le CRSNG, le GRSTB, la Fondation Canadienne pour l'Innovation, le SPIE ainsi que la compagnie MenloSystems pour le prt d'un laser fibr.v RSUMLa microscopie multiphotonique est une technique d'imagerie bas sur la gnration d'e ets d'optique non linaires dans les tissus biologiques possdant de nombreux avantages comparativement la microscopie confocal laquelle elle est souvent associe.En e et, en plus de fournir des images tridimensionnelles d'chantillon biologique avec une haute rsolution ainsi qu'une profondeur de pntration importante, elle permet d'extraire des informations propres aux tissus observs, par exemple la prsence de collagne ou de structure fibrillaire.Elle reste aujourd'hui une technique principalement utilise en laboratoire, cause de la taille d'un tel appareil et de la propagation hors fibre du faisceau laser d'excitation et des signaux collects.Ainsi, son transfert vers la clinique dans une application endoscopique ncessite de relever deux dfis majeures : la propagation et la collection fibres de l'excitation et des signaux et l'laboration de sondes endoscopiques adaptes l'imagerie multiphotonique.L'objectif principal de ce projet de maitrise est de raliser un microscope multiphoton compltement fibr en utilisant un coupleur fibre double gaine (DCFC), une longueur d'onde d'excitation 1550 nm, afin d'apporter une solution technologique la ralisation d'un systme compltement fibr, robuste et compact.Ce type de composant fibr doit permettre de remplacer l'utilisation d'un miroir dichroque, composant non-fibr, utilis dans la plupart des dispositifs actuels.L'utilisation d'une fibre double gaine (DCF) est intressante car elle permet de dlivrer l'excitation laser par le coeur et une collection des signaux non linaires par la gaine interne plus large, augmentant l'e cacit de collection.Dans un premier temps, des simulations numriques ont t ralises afin de mieux cerner les e ets lis la propagation fibr des impulsions femtosecondes dans di rents rgimes pour les di rents lasers utiliss dans ce projet.Ensuite, l'laboration du circuit de fibre, incluant le DCFC, et sa compensation de dispersion fibr ont t ralises.Enfin, en combinant ce circuit de fibre une tte optique et un systme d'acquisition dvelopp en parallle, un microscope multimodale couplant imagerie confocale et multiphotonique a t ralis.L'utilisation d'un laser fibr femtoseconde comme source d'excitation termine de rendre le microscope entirement fibr, compact et robuste.Le systme d'imagerie dvelopp a t ensuite caractris et des chantillons biologiques ont pu tre imags.Ainsi, ce projet de maitrise dmontre qu'il est possible de raliser un tel microscope compltement fibr, adapt l'imagerie multiphotonique, en se basant sur un coupleur fibre double gaine (DCFC).vi

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