Soutenance de thèse de Quentin AILLOUD

La lumière polarisée est généralement considérée comme une valeur ajoutée et est souvent utilisée pour améliorer l'observation de scènes et d’échantillons, grâce à différents processus d'optimisation. Cependant, il existe un certain nombre de situations où cette propriété de lumière doit être annulée, c'est-à-dire où la lumière polarisée doit être transformée en lumière non polarisée. De nombreuses applications spatiales nécessitent des détecteurs embarqués pour analyser les flux optiques provenant de la Terre ou de l’environnement. Ces flux sont collectés après avoir été diffusés et réfléchis par les différents éléments rencontrés ce qui peut dans certains cas partiellement polariser la lumière étudiée. Cette dépolarisation n’est pas prédictible car elle dépend fortement des milieux traversés (nuages d’eau, de poussières, atmosphère,…) mais influe fortement sur la pertinence des grandeurs mesurées. Bien qu'on puisse facilement transformer l'état de polarisation de la lumière en un autre état arbitraire et de passer d’une lumière non polarisée à une lumière polarisée, la situation inverse est moins fréquente et s'accompagne souvent de pertes optiques et d'une réduction de la cohérence spatiale ou temporelle. Par conséquent, différents types de dispositifs et de systèmes ont été conçus et construits pour atteindre cette fonction de dépolarisation. Néanmoins les systèmes utilisés à l’heure actuelle conduisent à des pertes conséquentes d’énergie ou à une division du faisceau considéré Dans cette thèse, nous proposons une technique alternative basée sur un dispositif de dépolarisation issu de techniques de couches minces optiques, utilisant la dépolarisation spatiale. Ce composant a des propriétés optiques varient en fonction de la position à sa surface. L’utilisation des couches minces optique permet de contrôler la bande passante de dépolarisation. Les avantages et les limites de ce dispositif seront détaillés dans ce manuscrit.

Polarized light is usually considered to be an added value and is often used to improve the observation of samples and scenes, due to optimization processes. However there is a number of situations where this light property must be cancelled, that is, where polarized light must be turned into unpolarized light, with dop the polarization degree. As an illustration, specific space applications require light to be fully depolarized with high accuracy, so as to calibrate optical systems or devices that are polarization sensitive.For some space applications, sensors are sensitive to light polarization and can only be properly calibrated with non-polarized light. Although one can easily transform the polarization state of light into another arbitrary state, the converse situation is less common and is often accompanied by optical losses and a reduction of spatial or temporal coherence. Hence different kinds of devices and systems were designed and built to reach this depolarization function. In this paper we propose an alternative technique based on a depolarizing device issued from multilayer thin film techniques. Here we propose new optical devices which allow to depolarize light in a spatial process. These devices are thin film multilayers which exhibit polarimetric phase variations in their plane. A zero spatial polarization degree can be reached with high accuracy in a controlled bandwidth. The optical properties of the coatings vary in their plane, which can be produced with classical thin film deposition techniques and non-uniformity effects. A zero DOP value is then obtained through a spatial process resulting from the transverse polarimetric phase variations of the device. The thin film design allows to control the depolarization bandwidth (broad or narrow). Advantages and limitations of the procedure are discussed including diffraction processes.