Conclusion et perspectives

Figure 88 : Degré de polarisation macroscopique et moyenne des degrés de polarisation locaux dans le cas d’un éclairage polarisé calculés en fonction du poids des coefficients croisés

VII. Conclusion et perspectives

Le travail réalisé dans le cadre de cette thématique a permis la mise en évidence de nombreux résultats uniques et précurseurs. Parmis les plus marquants, on notera les phénomènes de repolarisation temporelle et/ou dépolarisation spatiale de la lumière diffusée jusqu’à des échelles sub-speckle. L’originalité des résultats et la richesse des outils qui nous ont permis de les mettre en évidence sont intrinsèquement liés. En effet, l’utilisation couplée d’une instrumentation de pointe, d’outils d’optique statistique, de l’électromagnétisme, de modèles phénoménologiques… nous ont permis d’avoir des visions multiples des phénomènes étudiés et ainsi de mieux en appréhender la physique. D’un point de vue plus personnel, ces approches croisées ont énormément enrichi mon expertise, élargissant ainsi le champ de mes compétences tant techniques que scientifiques.

A court terme, la continuité directe des études présentées ici consistera à quantifier la chromaticité des coefficients de diffusion et à travailler à mettre en œuvre une analyse spectroscopique des lois de probabilité et paramètres polarimétriques.

Un travail sera également mené pour appliquer les différents outils de sondage développés ici à l’identification de signatures dans les milieux végétaux et les étendre à l’analyse de la fluorescence. Ceci sera fait dans le cadre du projet ANR OptiPAG dont l’objectif est de mettre en œuvre des outils d’analyse optique pour une agriculture de précision. Le projet a été déposé en collaboration avec l’UMR IRSTEA ITAP et les entreprises Biogemma et Shakti ; il a été labellisé par l’ANR en 2016 pour la période 2017-2021. Il est financé à hauteur de 500 k€ dont 250 k€ pour notre équipe dont j’ai la responsabilité. Dans le cadre de ce projet, je co-encadrerai la thèse de Yannick Abautret (nov 2017-2020) avec Ryad Bendoula, porteur du projet pour l’UMR IRSTEA ITAP.

Enfin, l’expertise acquise sur les phénomènes de dépolarisation et repolarisation couplée à notre expertise en termes de couches minces optiques nous a permis de proposer au CNES un nouveau principe de dépolariseur spéculaire utilisable sur les instruments spatiaux. Celui-ci a été breveté⁸⁸ puis publié⁸⁹ en 2015. Le brevet a été déposé en copropriété entre Aix Marseille Université, le CNRS et le CNES et a été suivi par le financement de 2 R&T toujours en cours visant à soutenir le

développement d’un prototype dont fait l’objet la thèse de Quentin Ailloud que je co-encadre avec Claude Amra. Cette thèse est co-financée par le CNES et la région PACA sur la période 2015-2018.

VIII. Bilan quantitatif

En termes de bilan quantitatif, les activités présentées dans cette partie m’ont permis d’être co-auteur de 17 articles à comités de lecture dans des revues de rang A, 2 brevets, 4 conférences invitées, 21 conférences internationales, 27 conférences nationales.

J’ai commencé à travailler sur ces activités en 2007, depuis, j’ai co-encadré avec Claude Amra 3 thèses de doctorat : Jacques Sorrentini (2007-2010, Shakti, PACA,BDI), Ayman Ghabbach (2011-2014, ANR TraMEL) et Quentin Ailloud (2015-2018, CNES/PACA).

Les moyens financiers qui alimentent cette activité proviennent essentiellement de financements publics ou de grands organismes, en particulier, le projet ANR TraMEL en 2011, puis des R&T du CNES (2014 et 2015, ~70 k€) et plus récemment, le projet ANR OptiPAG (2017, 250 k€).

En terme de rayonnement, j’ai également dans ce cadre organisé la journée de conférences EPOS (Electromagnétisme, Polarisation et Optique Statistique) en 2011, 2013 et 2014. Cette journée organisée avec le soutien du GDR Ondes et du pôle de compétitivité Optitec a réuni environ 80 participants à chaque édition et a contribué au rayonnement de l’Institut Fresnel sur l’étude des milieux désordonnés.

Enfin, l’expertise acquise dans le cadre de ces travaux m’a permise d’être solicitée par Jérome Quartana, de l’Ecole des Mines de Saint Etienne afin de monter, en tronc commun 1A, un cours de traitement numérique du signal avec application aux signaux optiques accompagné d’une série de TP. J’ai depuis cette date la charge de ce module qui représente un volume horaire de 30h.

Thèses soutenues (2) :

Ayman ghabbach - Métrologie de la polarisation de la lumière à l’échelle du grain de speckle : histogrammes du degré de polarisation, dépolarisation spatiale et repolarisation temporelle – soutenue le 30 octobre 2014

Jacques Sorrentini - Analyse du comportement polarimétrique de la lumière diffusée : approches multi-échelle, électromagnétique et statistique – soutenue le 2 novembre 2010

RICL (17) :

1. M. Zerrad, A. Ghabbach, G. Soriano, and C. Amra, " Light scattered by strongly disordered media : a simplified model for speckle statistical analysis," under review

2. M. Zerrad, H. Tortel, G. Soriano, A. Ghabbach, and C. Amra, "Spatial depolarization of light from the bulks : electromagnetic prediction," Opt. Express 23, 8246-8260 (2015)

3. G. Soriano, M. Zerrad, and C. Amra, "Speckle intensity statistics for chromatic scattering media under partially polarized illumination," Opt. Express 23, 20796-20803 (2015)

4. G. Soriano, M. Zerrad, and C. Amra, "Enpolarization and depolarization of light scattered from chromatic complex media," Opt. Express 22, 12603-12613 (2014)

5. Ghabbach, M. Zerrad, G. Soriano, and C. Amra, "Accurate metrology of polarization curves measured at the speckle size of visible light scattering," Opt. Express 22, 14594-14609 (2014) 6. A. Ghabbach, M. Zerrad, G. Soriano, S. Liukaityte, and C. Amra, Optics “Depolarization and

enpolarization DOP histograms measured for surface and bulk speckle patterns”, Express, Vol. 22, Iss. 18, p. 21427 (2014)

7. Jan Dupont, Xavier Orlik, A. Ghabbach, M. Zerrad, G. Soriano, and C. Amra, "Polarization analysis of speckle field below its transverse correlation width : application to surface and bulk scattering," Opt. Express 22, 24133-24141 (2014)

8. M. Zerrad, Clément Luitot, Jacques Berthon, and Claude Amra, "Optical systems for controlled specular depolarization," Opt. Lett. 39, 6919-6922 (2014)

9. M. Zerrad, G. Soriano, A. Ghabbach, and C. Amra, "Light enpolarization by disordered media under partial polarized illumination : The role of cross-scattering coefficients," Opt. Express 21, 2787-2794 (2013)

10. G. Soriano, M. Zerrad, and C. Amra, "Mapping the coherence time of far-field speckle scattered by disordered media," Opt. Express 21, 24191-24200 (2013)

11. J.Sorrentini, M. Zerrad, G. Soriano, and C. Amra, "Enpolarization of light by scattering media," Opt. Express 19, 21313-21320 (2011) J. Sorrentini, M. Zerrad, G. Soriano, and C. Amra, Highlight in Nature Photonics , 5, 712 (2011)

12. P. Réfrégier, M. Zerrad, and C. Amra, "Coherence and polarization properties in speckle of totally depolarized light scattered by totally depolarizing media," Opt. Lett. 37, 2055-2057 (2012)

13. M. Zerrad, J. Sorrentini, G. Soriano, and C. Amra, "Gradual loss of polarization in light scattered from rough surfaces : Electromagnetic prediction," Opt. Express 18, 15832-15843 (2010)

14. J. Sorrentini, M. Zerrad, and C. Amra, "Statistical signatures of random media and their correlation to polarization properties," Opt. Lett. 34, 2429-2431 (2009)

15. L. Arnaud, G. Georges, J. Sorrentini, M. Zerrad, C. Deumie, and C. Amra, "An enhanced contrast to detect bulk objects under arbitrary rough surfaces," Optics Express 17, 5758-5773 (2009).

16. C. Amra, M. Zerrad, L. Siozade, G. Georges, and C. Deumie, "Partial polarization of light induced by random defects at surfaces or bulks," Optics Express 16, 10372-10383 (2008). 17. G. Georges, L. Arnaud, L. Siozade, N. Le Neindre, F. Chazallet, M. Zerrad, C. Deumie, and C.

Amra, "From angle-resolved ellipsometry of light scattering to imaging in random media," Applied Optics 47, C257-C265 (2008).

Brevets (2):

1. M. Zerrad, G. Soriano, C. Amra. Gamma speckle. France, N° de brevet : ICG30195 FR. 2015. 2. M. Zerrad, C. Amra. Dépolariseurs spéculaires parfaits. France, N° de brevet : FR1454923.

2014.

Conférences invitees (4) :

1. M. Zerrad, G. Soriano, A. Ghabbach, Q. Ailloud, and C. Amra “Spatial disorder and temporal statistics in light polarization” Laser Optics and Photonics, Valencia, Spain, 2017, keynote speaker

2. C. Amra, M. Zerrad, G. Soriano, A. Ghabbach, “Polarization signatures of light in disordered media”, International Symposium on 3D Imaging, Metrology, and Data Security, Shenzhen, China(2015)

3. C. Amra, M. Zerrad, G. Soriano, A. Ghabbach, H. Tortel, M. Lequime, X. Orlik, J. Dupont, “Statistiques de polarisation en milieu désordonné: prédiction, mesure, problèmes inverses », EPOS 2014, Marseille

4. C. Amra, M. Zerrad, J. Sorrentini, G. Soriano, « Analyse multi-échelle de la dépolarisation dans le speckle de l'onde monochromatique diffuse » Conférence invitée, Assemblée Générale du GDR Ondes, 02 novembre 09

Partie III :