OPTIQUE Optique cohérente
Applications
La notion de cohérence s'est dégagée, comme nous l'avons dit, d'une réflexion sur les conditions à remplir pour réaliser de « belles » franges d'interférences. Bien avant cette réflexion, des chercheurs et des ingénieurs avaient reconnu les immenses possibilités et l'extraordinaire sensibilité des dispositifs interférentiels, surtout en métrologie. L' avènement du laser, source de lumière cohérente beaucoup plus intense que les sources thermiques utilisées jusqu'alors a provoqué une nouvelle explosion de découvertes, dont la majeure partie est rapidement passée du laboratoire à l'industrie.
Holographie
Parmi ces découvertes, la plus connue du grand public est sans conteste l'holographie, méthode originale d'enregistrement des images, permettant d'en restituer le relief. Une autre, moins connue, mais également à l'origine d'un vaste éventail d'applications, est l'emploi de la granularité laser, ou speckle.
Traitement d'images
Une autre application directe de la cohérence est le traitement d'images, c'est-à-dire la modification de l'information contenue dans une image. Indiquons-en rapidement le principe, avant d'en préciser quelques-unes des nombreuses utilisations. Éclairons une photographie transparente (diapositive) par un faisceau parallèle de lumière cohérente. Chacun des points de la diapositive diffracte la lumière. À grande distance – grande devant les dimensions de la diapositive –, observons la répartition d'intensité lumineuse due à l'interférence des ondes ainsi diffractées. Cette répartition est stable, puisque la lumière est cohérente ; nous l'appelons spectre de la diapositive. Plutôt que d'observer le spectre loin de la diapositive, il revient au même de placer celle-ci dans le plan focal objet d'une lentille convergente. Le spectre se forme alors dans le plan focal image. Plaçons une seconde lentille en confondant son plan focal objet avec le spectre de la diapositive. Dans le plan focal image de cette deuxième, nous observons à présent le spectre du spectre, qui n'est autre que l'image de la diapositive. Cet assemblage de deux lentilles, appelé montage de double diffraction, est le cœur de la quasi-totalité des dispositifs de traitement des images.
Le spectre est la figure de diffraction de la diapositive. Inversement, nous devons admettre que l'image de la diapositive est la figure de diffraction du spectre. On conçoit aisément, dans ces conditions, que toute modification du spectre entraîne la création d'une image différente de celle portée par la diapositive. C'est là le principe du traitement optique des images. Le spectre n'a que peu de ressemblance avec la diapositive associée ; en effet, les détails de la diapositive diffractent la lumière sous un angle d'autant plus important qu'ils sont plus fins. La lumière située au voisinage du centre du spectre est donc associée aux détails grossiers de l'image, quelle que soit leur situation géographique dans le plan de la diapositive, tandis que les points plus éloignés ne reçoivent de lumière que des fins détails.
Une bonne partie des traitements d'images repose précisément sur la possibilité de modifier, par le biais du spectre, l'équilibre entre les détails grossiers et fins. Un des exemples les plus simples est la strioscopie ou les méthodes équivalentes : test de Foucault, etc. Un petit écran opaque, au centre du spectre, bloque la lumière transmise par les grandes plages, mais laisse passer celle qui est diffractée par les fins détails. Dans l'image définitive, seuls ceux-ci apparaissent.
Plus élaborée, mais voisine dans son principe, est la méthode de contraste de phase, de Zernike. Au lieu de supprimer la partie centrale du spectre, on se contente de l'affaiblir, et[...]
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Écrit par
- Michel HENRY : agrégé de sciences physiques, docteur ès sciences, maître de conférences à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
Classification
Médias
Laser
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Cohérence temporelle
Encyclopædia Universalis France
Cohérence spatiale
Encyclopædia Universalis France
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