Propagation du rayonnement en milieu diffusant. Etude de la transition entre le regime balistique et le regime diffusif et des fluctuations temporelles d'intensite - Axe Physique des Transferts Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

Propagation du rayonnement en milieu diffusant. Etude de la transition entre le regime balistique et le regime diffusif et des fluctuations temporelles d'intensite

Résumé

We study the propagation of light pulses through scattering media
using the time-dependant radiative transfer equation (RTE). The
standard discrete-ordinate method is used to solve this equation in
the space-frequency domain in a slab geometry. We calculate both the
diffuse and ballistic transmission and the backscattered signal for
each direction.

We revisit the definition of the diffusion
coefficient D for light transport in scattering and absorbing
media. From an asymptotic analysis of the transport equation, we
present a novel derivation of the diffusion coefficient, which is
restricted neither to low absorption nor to a situation in which the
specific intensity is quasi-isotropic.

We study the transition between the diffusive and the non-diffusive
regimes. We observe a non-diffusive behavior for the systems whose
thickness L is smaller than $8 ltr$ where ltr is the transport mean-free
path. We show also that the value of the effective diffusion
coefficient in the non-diffusive region is strongly affected by
internal reflections.

Finally, we propose a model for the temporal correlation function of
scattered intensity, which is based on a random walk approach and the
solution of the time-dependant RTE. This model describes the evolution
of the correlation function during the transition from the
single-scattering regime to the diffusive regime. It increases the
range of validity of the previous QELS and DWS theories, wich were
valid for single-scattering and in the diffusive regime,
respectively. Our model permits us to describe recent measurements of
temporal fluctuations in the intermediate regime of multiple
scattering.
Nous étudions la propagation d'une impulsion lumineuse à
travers un milieu diffusant. La propagation peut être décrite
par l'équation de transfert radiatif en régime dynamique
(ETR). Nous proposons une méthode de résolution en
géometrie plane. Elle consiste à appliquer la méthode
des ordonnées discrètes dans le domaine fréquentiel de
l'ETR. Nous calculons ainsi le flux d'énergie directionnel
transmis et rétrodiffuse en fonction du temps et de l'angle.

Dans la seconde partie, nous étudions la validité de
l'approximation de la diffusion. Cependant, l'expression théorique
du coefficient D en milieu absorbant varie selon l'approche
adoptée. Une nouvelle approche fondée sur l'analyse du mode
fondamental de l'ETR est développée. Sans faire aucune
hypothèse concernant le niveau d'absorption, nous obtenons une
nouvelle définition et interprétation de D.

La troisième partie est consacrée à l'étude de la
transition entre le regime balistique et le regime
diffusif. Nous montrons que les reflexions internes jouent un
rôle important pour les systèmes à faible épaisseur
optique. Nous montrons ainsi que le régime diffusif est atteint
aux temps longs, pour des systèmes de taille 8L ou L est la
longueur de transport.

Enfin, dans la derniere partie, nous modélisons la
corrélation temporelle du signal diffuse. Deux théories
(QELS et DWS) permettent de modéliser respectivement le signal en
diffusion simple et en régime diffusif. Nous avons
développe un modèle décrivant les deux régimes
ainsi que le régime intermédiaire. Le modèle est fondé
sur une approche de type marche au hasard et sur la résolution de
l'équation de transfert radiatif dynamique. Ce modèle a permis
de décrire des expériences récentes de mesures de
fluctuations temporelles de champs et d'intensite dans le
régime de diffusion multiple intermédiaire.

Domaines

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Citer

Rachid Elaloufi. Propagation du rayonnement en milieu diffusant. Etude de la transition entre le regime balistique et le regime diffusif et des fluctuations temporelles d'intensite. domain_other. Ecole Centrale Paris, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003084⟩
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