Brevet FR3162867A1 — publié le 20251205

Système de microscopie par fluorescence comprenant un milieu optique (ML) non linéaire et comprenant : une source laser (SL) adaptée pour délivrer des premières impulsions lasers (IL1) présentant une première longueur d’onde ; un modulateur optique de puissance (MP) adapté pour moduler une puissance des premières impulsions lasers (IL1), de manière à former des deuxièmes impulsions lasers (IL2) présentant des puissances optiques différentes ; ledit milieu optique (MO) étant adapté pour que les deuxièmes impulsions se propagent en subissant un phénomène d’autofocalisation au sein du milieu optique de manière à définir, pour chaque deuxième impulsion, un point de focalisation présentant une position longitudinale dans le milieu optique différente des autres deuxièmes impulsions, un rayonnement laser issu du milieu optique et présentant les deuxièmes impulsions autofocalisées, dites troisièmes impulsions, étant appelé faisceau de sortie (FS), un microscope (M) adapté pour : collecter un premier rayonnement de fluorescence généré via la première longueur d’onde par l’illumination d’un échantillon (Ech) avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du premier rayonnement de fluorescence collecté, au moins une image de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images. Système de microscopie par fluorescence, Système de diagnostic par laser et Procédé d’imagerie par fluorescence La présente invention concerne les systèmes de diagnostic par laser et notamment le domaine des systèmes d’imagerie par fluorescence. Il est connu d’effectuer une imagerie par fluorescence d’un échantillon à l’aide d’un système AA selon l’illustration de la FIG. 1 . Une source de lumière 11 génère un rayonnement 12 par exemple polychromatique et filtré spectralement par un filtre 13 de manière à être monochromatique. Le rayonnement monochromatique 12 est dirigé puis focalisé sur un échantillon EC à l’aide d’un miroir dichroïque 14 et d’un objectif 15 respectivement, de manière à générer un rayonnement de fluorescence 16. Ce rayonnement de fluorescence 16 est collimaté par l’objectif 15 puis optionnellement filtré spectralement par un filtre 17 avant d’être focalisé par un oculaire 18 sur un photodétecteur matriciel 19. Le photodétecteur matriciel 19 permet d’acquérir une image d’une région de l’échantillon illuminée par le rayonnement monochromatique 12 et par exemple de détecter la présence et l’emplacement de particules fluorescentes dans cette région. Afin d’obtenir une image « complète » bi-dimensionnelle de l’échantillon EC, le système de la FIG. 1 comprend typiquement un système de translation 20a sur lequel est monté l’échantillon EC. Le système de translation 20a permet de déplacer l’échantillon EC par rapport au point de focalisation du rayonnement monochromatique 12 selon un plan transversal. Ainsi, le système de translation 20a permet de changer la région de l’échantillon illuminée par le rayonnement monochromatique 12 et dont l’image de fluorescence est acquise par le photodétecteur 19. En acquérant une image pour chaque région balayée grâce au système de translation 20a, il est possible de reconstruire une image complète de fluorescence de l’échantillon EC. Ce système de déplacement peut avantageusement être remplacé par un scanner 2D permettant de balayer transversalement le rayonnement (12) sur l’échantillon EC de manière plus rapide. De manière connue en soi, le rayonnement 12 est focalisé sur l’échantillon dans le plan focal 21 de l’objectif. De plus, la profondeur de champ est déterminée par la distance entre le plan de l'objet le plus proche mis au point et le plan le plus éloigné également mis au point simultanément. Autrement, elle correspond à la dimension de la « tranche » de l’échantillon EC imagée selon la direction longitudinale. Cette « tranche » est centrée sur le plan focal 21. En microscopie, la profondeur de champ est très courte et se mesure généralement en microns. On peut la calculer par l’équation suivante : où représente la profondeur de champ, est la longueur d'onde du rayonnement 12, est l'indice de réfraction du milieu entre l’échantillon et la lentille frontale de l'objectif, et est l'ouverture numérique de l'objectif. Afin d’imager une pluralité de « tranches » différentes de l’échantillon, il est possible de déplacer longitudinalement (c’est-à-dire selon l’axe optique) l’objectif 15 relativement à l’échantillon EC, par exemple à l’aide d’un système de translation 20b. Ainsi, on déplace la position longitudinale du plan focal 21 et sa position au sein de l’échantillon. Cependant, le contrôle de la position du plan focal 21 dans l’échantillon est réglable à une vitesse limitée par le déplacement d’un élément mécanique (le système de translation 20b) ou d’un ajustement de la phase spatiale par un modulateur optoelectronique lui aussi lent. Le temps caractéristique de ces déplacements sont typiquement de l’ordre de la milliseconde. L'invention vise à surmonter certains des problèmes précités de l’art antérieur. Plus précisément, l’invention vise à dépasser la limitation imposée par le déplacement d’éléments mécaniques et quant à la vitesse de modification d’une position longitudinale du point de focalisation (aussi appelée par la suite « vitesse de mise au point longitudinale »). Pour cela, l’invention propose un système de microscopie par fluorescence comprenant un système de mise au point basé sur le contrôle de la puissance optique d’impulsions lasers via un modulateur optique de puissance. Ces impulsions lasers modulées en puissance sont dirigées dans un milieu optique dans lesquelles elles subissent une autofocalisation (phénomène optique non-linéaire d’ordre 3) avec une réponse instantanée. Ainsi, le point de focalisation dans le milieu optique présente une position longitudinale variant avec la puissance des impulsions lasers. Le couplage de ce rayonnement autofocalisé dans un microscope permet ainsi une mise au point ajustable, au sein d’un échantillon, avec la puissance des impulsions lasers. Dans ces conditions, le contrôle de la puissance, qui peut être réalisé de manière ultra-rapide par un modulateur électro-optique par exemple, permet d'accélérer une mise au point qui est d'habitude réalisée par voie mécanique lente. Ainsi, le système de microscopie par fluorescence permet d’imager une pluralité de tranches de l’échantillon de manière ultra-rapide. A cet effet, un objet de l’invention porte sur un ensemble mise au point ultra-rapide destiné à un système d’imagerie par fluorescence ou un système de diagnostic comprenant : une source laser adaptée pour délivrer des premières impulsions lasers présentant une première longueur d’onde ; un modulateur optique de puissance ultra-rapide adapté pour moduler une puissance des premières impulsions lasers, de manière à former des deuxièmes impulsions lasers présentant des puissances optiques différentes ; un milieu optique adapté pour que les deuxièmes impulsions se propagent en subissant un phénomène d’autofocalisation au sein du milieu optique de manière à définir, pour chaque deuxième impulsion, un point de focalisation présentant une position longitudinale dans le milieu optique différente des autres deuxièmes impulsions, un rayonnement laser issu du milieu optique et présentant les deuxièmes impulsions autofocalisées, dites troisièmes impulsions, étant appelé faisceau de sortie. Un autre objet de l’invention est un système de microscopie par fluorescence comprenant : un ensemble de mise au point ultra-rapide selon l’invention un microscope adapté pour : collecter le faisceau de sortie de manière à ce qu’il puisse illuminer un échantillon détecter un premier rayonnement de fluorescence généré via la première longueur d’onde par l’illumination de l’échantillon avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du premier rayonnement de fluorescence détecté, au moins une image de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, ce dernier comprend un système mécanique de mise au point transverse, ledit microscope étant configuré pour que chaque au moins une image de l’échantillon soit acquise par un balayage spatial transverse de l’échantillon par le faisceau de sortie via le système mécanique de mise au point transverse. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, ce dernier comprend un élément optique de couplage disposé sur un trajet optique du faisceau de sortie et adapté pour collimater le faisceau de sortie. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, ce dernier comprend un dispositif optique interférométrique disposé sur le trajet optique en amont du milieu optique, et adapté pour diviser chaque première impulsion laser ou chaque deuxième impulsion laser en une pluralité de répliques présentant des puissances optiques différentes de manière à ce que le microscope acquiert des images dite entrelacées de l’échantillon pour chacune des répliques autofocalisées dans ledit milieu optique et illuminant l’échantillon, chaque image étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon différent des autres images simultanées, les images entrelacées acquises à partir d’une première ou deuxième impulsion laser donnée étant acquises par le microscope et formant lesdites au moins une images de l’échantillon. De manière préférentielle, le dispositif optique interférométrique est un interféromètre de Fabry-Pérot ou un interféromètre de Michelson. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, le modulateur optique de puissance est adapté pour effectuer une modulation ultrarapide avec une fréquence de modulation comprise entre 100 KHz et 1000 GHz. De manière préférentielle, le modulateur optique de puissance est un ensemble optique interférométrique ou un modulateur électro-optique, par exemple un modulateur électro-optique ou acousto-optique. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, la source laser et le modulateur optique de puissance sont adaptés pour qu’une puissance maximale et une puissance minimale des deuxièmes impulsions soient telles que et préférentiellement telles que , avec une épaisseur de l’échantilllon et avec une distance longitudinale entre le plan d’observation transverse le plus en aval du trajet optique et le plan d’observation transverse le plus en amont du trajet optique. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, le milieu optique est adapté pour permettre une conversion non linéaire de ladite première longueur d’onde de sorte que chaque deuxième impulsion laser modulée présente au moins une deuxième longueur d’onde , ladite conversion non linéaire étant par exemple une génération de seconde harmonique ou une génération de troisième harmonique, les troisièmes impulsions présentant ainsi ladite au moins deuxième longueur d’onde . De manière préférentielle, le milieu optique est adapté pour que ladite conversion non linéaire permette d’induire un effet de saturation des impulsions lasers afin de limiter la fluence de ces dernières dans le milieu optique à une valeur inférieure à . De manière encore préférentielle, le milieu optique est un cristal en YAG, YVO4, ou encore en BBO. Selon un mode de réalisation compatible avec les trois précédents modes de réalisation, le microscope est en outre adapté pour : détecter un deuxième rayonnement de fluorescence généré via la deuxième longueur d’onde par l’illumination de l’échantillon avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du deuxième rayonnement de fluorescence détecté, au moins une image dite additionnelle de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image additionnelle étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images additionnelles. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, le microscope comprend un processeur adapté pour reconstruire une image tridimensionnelle de profondeur à partir desdites au moins une image de l’échantillon associées à des plans d’observation transverses de l’échantillon différents. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, le milieu optique est adapté pour permettre une amplification des deuxièmes impulsions dans le milieu optique. De manière préférentielle, le milieu optique est une fibre optique amplificatrice multimode. Selon un mode de réalisation du système de microscopie par fluorescence, ce dernier comprend un élément optique additionnel adapté pour permettre une amplification ou une atténuation additionnelle des premières impulsions en amont du milieu optique. Un autre objet de l’invention est un système de diagnostic d’un échantillon par laser comprenant : un ensemble de mise au point ultra-rapide selon l’invention un dispositif de diagnostic adapté pour collecter le faisceau de sortie réfléchi, transmis ou diffusé par un échantillon de manière à déterminer un paramètre physique de l’échantillon. Selon un mode de réalisation du système de diagnostic, ce dernier est adapté pour collecter le faisceau de sortie réfléchi ou diffusé par l’échantillon puis déterminer une variation d’une forme de l’échantillon présentant une forme générale en forme de plaque par une comparaison d’une intensité des troisièmes impulsions réfléchies ou diffusées par l’échantillon, ladite variation de la forme de la plaque formant ledit paramètre physique de l’échantillon. Un dernier objet de l’invention est un procédé d’imagerie d’un échantillon par fluorescence comprenant les étapes suivantes : générer des premières impulsions lasers présentant une première longueur d’onde ; moduler une puissance des premières impulsions lasers, de manière à former des deuxièmes impulsions lasers présentant des puissances optiques différentes ; générer, dans un milieu optique, un phénomène d’autofocalisation des deuxièmes impulsions de manière à définir, pour chaque deuxième impulsion, un point de focalisation présentant une position longitudinale dans le milieu optique différente des autres deuxièmes impulsions, un rayonnement laser issu du milieu optique et présentant les deuxièmes impulsions autofocalisées, dites troisièmes impulsions, étant appelé faisceau de sortie, détecter un premier rayonnement de fluorescence généré via la première longueur d’onde par l’illumination d’un échantillon avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du premier rayonnement de fluorescence détecté, au moins une image de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement : FIG. 1 , un système d’imagerie par fluorescence connu de l’art antérieur, FIG. 2 , un système d’imagerie par fluorescence selon un mode de réalisation de l’invention, FIG. 3 , une illustration schématique de l’autofocalisation des deuxièmes impulsions dans le milieu optique dans un système d’imagerie par fluorescence selon un mode de réalisation de l’invention, FIG. 4 , un système d’imagerie par fluorescence selon un mode de réalisation de l’invention, FIG. 5 , un système d’imagerie par fluorescence selon un mode de réalisation de l’invention, FIG. 6 , un système d’imagerie par fluorescence selon un mode de réalisation de l’invention, Dans les figures, sauf contre-indication, les éléments ne sont pas à l’échelle et les références identiques désignent des éléments identiques. En outre, sauf contre-indication, les caractéristiques optionnelles décrites dans la description et les figures peuvent être combinées entre elles. L’invention porte sur un système de diagnostic d’un échantillon par laser permettant une mise au point ultra-rapide de la focalisation du faisceau laser de diagnostic. Pour clarifier, par « ultra-rapide », on entend ici que la mise au point est effectuée à une fréquence supérieure ou égale à 10 kHz. L’invention permet ainsi de dépasser la vitesse de mise au point intrinsèquement limitée par l’utilisation d’un élément mécanique (ou optoélectronique de type SLM) comme notamment présent dans le dispositif de microscopie par fluorescence de la FIG. 1 connu de l’art antérieur. Dans l’invention, cette mise au point ultra-rapide est permise par un ensemble de mise au point basé sur une modulation de la puissance optique d’impulsions lasers autofocalisées au sein d’un milieu optique. Dans la suite de la description, nous détaillerons différents modes de réalisation d’un système de microscopie par fluorescence selon l’invention mais il est entendu que les éléments décrits s’appliquent plus généralement à tout système de diagnostic par laser comprenant l’ensemble de mise au point selon l’invention. De plus, les différentes structures détaillées dans la présente description et les figures sont données à titre d’exemple et ont pour objectif d’illustrer l’invention. Elles ne doivent en aucun cas être considérées comme limitatrices de la portée de l’invention. Diverses modifications et variations des systèmes décrits apparaitrons à l'homme du métier sans s'écarter de la portée et de l'esprit de l'invention. Notamment, tous les moyens équivalents connus de l’homme de l’art permettant de réaliser le microscope, le modulateur optique de puissance et le dispositif optique interférométrique (lorsqu’il est présent) sont couverts par la portée de l’invention. La FIG. 2 illustre de manière schématique un système 1 de microscopie par fluorescence selon l’invention comprenant notamment l’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP selon l’invention. L’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP selon l’invention comprend une source laser SL impulsionnelle adaptée pour générer un faisceau incident FI présentant des premières impulsions lasers IL. Les impulsions IL1 délivrées par la source laser SL sont de préférence (mais pas obligatoirement) monochromatiques de longueur d’onde et sont typiquement générées avec un taux de répétition allant du kilohertz à plusieurs centaines de mégahertzs. La source laser SL impulsionnelle n’est pas spécifique à l’invention et une description exhaustive de son fonctionnement ou de ses différents modes de réalisation sortirait du cadre de l’invention. L’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP selon l’invention comprend en outre un modulateur optique de puissance MP ultra-rapide adapté pour moduler la puissance optique des premières impulsions lasers IL1. Ainsi, le modulateur optique de puissance MP permet de former des deuxièmes impulsions lasers IL2 présentant des puissances optiques différentes à partir des impulsions lasers IL1 qui présentent typiquement une puissance égale ou quasi-égale. Pour clarifier, par « puissances optiques différentes » on entend ici que le modulateur optique de puissance MP est adapté pour qu’au moins deux impulsions lasers IL2 présentent respectivement une puissance et une puissance telles que , préférentiellement . En effet, cette condition a été déterminée par les inventeurs comme étant la condition minimale pour permettre une différence de mise au point satisfaisante dans des conditions de fonctionnement conventionnelles (voir plus loin). De manière préférentielle, le modulateur optique de puissance MP est adapté pour effectuer une modulation ultrarapide de la puissance optique avec une fréquence de modulation comprise entre 100 KHz et 1000 GHz. Le modulateur optique de puissance MP est par exemple un ensemble optique interférométrique à division d’amplitude tel qu’un interféromètre de Mach-Zehnder ou de Michelson. Selon un autre mode de réalisation, le modulateur optique de puissance MP est un modulateur électro-optique, par exemple basé sur une cellule de Pockels, ou un modulateur acousto-optique, ou encore thermo-optique. Selon un autre mode de réalisation, le modulateur optique de puissance MP est résonant à la première longueur d’onde . Par exemple, selon un mode de réalisation, le modulateur ultra-rapide MP comprend une microcavité optique résonante en régime de couplage fort comprenant des empilements de puits quantiques telle que décrite dans le document WO 2020/193786 A1 dont le contenu est considéré comme inclus par référence. Un tel dispositif permet d’obtenir un très bon temps de réponse (c’est-à-dire une fréquence de modulation élevée) tout en permettant une excellente profondeur de modulation. En plus des éléments décrits plus haut, l’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP selon l’invention comprend un milieu optique MO non linéaire et adapté pour induire un effet d’autofocalisation des impulsions IL2 lors de leur propagation au sein du milieu optique MO. Ainsi, le milieu optique MO permet une variation de la position longitudinale (selon la direction de l’axe optique ) du point de focalisation des impulsions IL2 lors d’une variation de leur puissance optique. Pour rappel, l’effet d’autofocalisation est induit par l'effet Kerr optique, un processus non linéaire du troisième ordre qui apparaît dans les milieux exposés à un rayonnement électromagnétique intense et qui produit une variation de l'indice de réfraction avec et l’indice de réfraction linéaire et non linéaire respectivement du milieu optique MO et avec l’intensité des impulsions lasers IL2 au sein du milieu optique MO. Dans l’invention, pour permettre l’apparition de cet effet Kerr optique (et donc l’autofocalisation des impulsions IL2), il est nécessaire que la source laser SL et le modulateur de puissance MP soient adaptés pour que la puissance optique de chaque impulsion soit supérieure à la puissance critique d’autofocalisation du milieu optique MO qui vaut : Comme illustré dans la figure 3, cet effet d’autofocalisation entraine la focalisation des impulsions IL2 en un point de focalisation présentant une distance mesurée à partir de l’entrée EO du milieu optique MO qui vaut : avec le wai s t (ou plus petit rayon) du faisceau incident FI. Pour des impulsions IL2 de puissance suffisamment élevée par rapport à , on peut écrire : A titre d’exemple non limitatif, selon un mode de réalisation, la source laser SL est telle que la longueur d’onde vaut et , le milieu optique MO est en YAG et et Par l’équation (1), on calcule alors la puissance critique qui vaut . Ainsi, pour une impulsion IL2 de puissance , on calcule par l’équation (3) une distance d’autofocalisation vaut . Ainsi, on comprend que la puissance optique de chacune des impulsions influe directement sur la position longitudinale de son point de focalisation au sein du milieu optique MO. Plus précisément, plus la puissance optique de l’impulsion est élevée, plus le point de focalisation de cette impulsion sera proche de l’entrée du milieu optique (c’est-à-dire aura un faible). Ainsi, comme illustré dans la figure 2, pour impulsions de puissance décroissante, on obtient point de focalisation présentant une position longitudinale de plus en plus éloignée de l’entrée EO du milieu optique. Plus généralement, dans l’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP de l’invention, les deuxièmes impulsions IL2 se propagent en subissant un phénomène d’autofocalisation au sein du milieu optique MO de manière à définir, pour chaque deuxième impulsion , un point de focalisation présentant une position longitudinale dans le milieu optique différente des autres deuxièmes impulsions compte tenu de leur puissance optique différente. Dans la suite de la description, on appelle troisièmes impulsions IL3 les deuxièmes impulsions, en sortie du milieu optique MO, ayant subi une autofocalisation IL2 et on appelle faisceau de sortie FS le rayonnement laser sortant du milieu optique MO et présentant les troisièmes impulsions IL3. De plus, on note la dimension longitudinale dans laquelle il est possible de générer des points de focalisation avec des positions longitudinales différentes dans le milieu optique MO. Cette dimension longitudinale est appelée par la suite « gamme de mise au point » et correspond à la différence entre la position longitudinale du point de focalisation le plus éloigné de l’entrée EO du milieu optique (et donc associé à l’impulsion IL2 de plus faible puissance optique ) et la position longitudinale du point de focalisation le plus proche de l’entrée EO du milieu optique (et donc associé à l’impulsion IL2 de plus forte puissance optique ). A partir de l’équation (3), on peut écrire sous la forme suivante : A titre d’exemple non limitatif, les inventeurs ont démontré qu’une variation de gamme de mise au point était possible pour un milieu optique MO en YAG et présentant une longueur (dimension selon l’axe optique) de . Ainsi, en contrôlant la puissance optique des impulsions IL2 via le modulateur ultra-rapide MP, l’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP de l’invention permet de contrôler la position longitudinale du point de focalisation des impulsions IL2 de manière ultra-rapide. L’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP de l’invention est donc particulièrement adapté à être couplé à un dispositif de diagnostic adapté pour collecter le faisceau de sortie FS réfléchi, transmis ou diffusé par un échantillon EC de manière à déterminer de manière ultra-rapide un paramètre physique dans différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ de l’échantillon EC. En effet, un système optique, comprenant par exemple un ensemble optique de couplage SC et un objectif OB comme illustré dans la FIG. 2 , permet de reporter la variation ultra-rapide de la position longitudinale du point de focalisation des impulsions IL2 en une variation d’une position longitudinale du point de focalisation des impulsions IL3 dans l’échantillon EC. Plus précisément, ce système optique est adapté pour former, dans l’échantillon EC, l’image des points de focalisation autofocalisés dans le milieu optique MO. Ainsi, l’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP de l’invention permet de diagnostiquer différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ de l’échantillon EC de manière ultra-rapide. L’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP de l’invention permet donc une amélioration notable par rapport aux dispositifs connus de l’art antérieur dans lequel la vitesse de mise au point longitudinale est intrinsèquement limitée par l’utilisation d’un élément mécanique/électro-mécanique/opto-mécanique comme notamment présent dans le dispositif de microscopie par fluorescence de la FIG. 1 . Retournons maintenant à la description du système de microscopie par fluorescence 1 selon l’invention. Comme illustré dans la figure 2, le faisceau de sortie FS issu du milieu optique MO et présentant les impulsions ayant subi des autofocalisations IL3 est collecté au sein d’un microscope par fluorescence M afin d’effectuer l’imagerie d’un échantillon EC. Plus précisément, le faisceau de sortie FS est collecté par un objectif OB du microscope M de manière à illuminer l’échantillon EC afin que ce dernier génère à partir de l’absorption de la première longueur d’onde , un premier rayonnement de fluorescence RF1. Compte tenu du fait que les impulsions IL3 du faisceau de sortie FS présentent des points de focalisation au sein du milieu optique dans des positions z 1 , …z N différentes, les impulsions IL3 sont focalisées dans différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ de l’échantillon EC. Cela implique que chaque impulsion IL3 va être focalisée par l’objectif OB au sein de l’échantillon dans un plan d’observation respectif et différent des autres impulsions en fonction de la position longitudinale d’autofocalisation dans le milieu optique MO et va donc permettre d’imager par fluorescence ce plan d’observation respectif. Ainsi, en détectant successivement le premier rayonnement de fluorescence RF1 généré dans ces différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’, il est possible d’imager successivement une pluralité de « tranches » différentes de l’échantillon EC. Pour cela, le microscope M du système 1 de l’invention comprend un oculaire OC adapté pour former l’image des plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’, sur un photodétecteur matriciel DT capable de détecter le premier rayonnement de fluorescence RF 1 . En outre, une unité de traitement UT reliée au photodétecteur matriciel DT est configurée pour acquérir, à partir du premier rayonnement de fluorescence détecté, une image de l’échantillon pour chacune des IL3 impulsions illuminant l’échantillon. Comme expliqué plus haut, chaque image est acquise à partir d’une impulsion IL3 respective de puissance différente des autres et donc permet l’imagerie d’un plan d’observation z i ’ transverse de l’échantillon respectif et diffèrent des autres images . Il est entendu que ces images des différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ de l’échantillon sont acquises successivement au cours du temps car la modulation des impulsions IL1 par le modulateur de puissance MP est elle-aussi effectuée successivement au cours du temps. Cependant, comme évoqué plus haut en détail, la modulation effectuée par le modulateur de puissance MP est ultra-rapide. Cela implique que la variation de la position longitudinale du point de focalisation des impulsions IL2 dans le milieu optique MO (contrôlée par le modulateur de puissance MP) et la variation de la position longitudinale du point de focalisation des impulsions IL3 dans l’échantillon sont elles aussi effectuées de manière ultra-rapide. En résumé, le système 1 de l’invention permet de « scanner » longitudinalement l’échantillon de manière ultra-rapide en réalisant l’imagerie d’une pluralité de « tranches » différentes de l’échantillon EC (correspondant aux différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’). Autrement dit, le système de microscopie par fluorescence 1 permet une mise au point ultra-rapide longitudinalement dans l’échantillon. Aussi, le système de microscopie par fluorescence 1 permet une nette amélioration par rapport aux dispositifs de microscopie par fluorescence connus de l’art antérieur dans lesquels la mise au point longitudinale était effectuée par un élément mécanique et dont la vitesse était intrinsèquement limitée. De manière préférentielle, comme illustré dans la FIG. 2 , le système de microscopie par fluorescence 1 comprend un ensemble optique de couplage SC afin d’optimiser le couplage du faisceau de sortie dans le microscope par fluorescence M. L’ensemble optique de couplage SC est connu de l’art antérieur est une description détaillée de ses différents modes de réalisation sortirait du cadre de l’invention. Selon un mode de réalisation préféré, l’ensemble optique de couplage SC est une lentille ou une pluralité de lentilles permettant de collimater le faisceau de sortie FS et formant avec l’objectif OB du microscope M un ensemble optique afocal permettant de former une image des différents points de focalisation aux positions z 1 , …z N dans différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ de l’échantillon EC. Plus généralement, dans le système 1 de l’invention, l’objectif OB permet -seul ou avec l’ensemble des optiques de couplage SC- de former une image des différents points de focalisation aux positions z 1 , …z N dans différents plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ de l’échantillon EC comme illustré dans la figure 2. On appelle « gamme de mise au point objet » la distance longitudinale entre le premier plan d’observation (le plan d’observation le plus en amont du trajet optique) et le dernier plan d’observation (le plan d’observation le plus en aval du trajet optique). La relation entre la position des plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’ au sein de l’échantillon EC et la position z 1 , …z N des points de focalisation des impulsion IL2 au sein du milieu optique MO est régie par l’optique géométrique de manière connue en soi. En outre, quelle que soit la conception optique de l’objectif OB (et du système de couplage SC le cas échéant), il existe un facteur tel que , le facteur correspondant au grandissement transversal de l’ensemble optique (formé par l’objectif OB et le système de couplage SC dans le mode de réalisation de la FIG. 2 ) réalisant l’image des points de focalisation de positions z 1 , …z N en des points de focalisations disposé dans les plans d’observation transverses z 1 ’, …z N ’. Il est en général préférable d’imager la totalité de l’épaisseur de l’échantillon. On appelle « épaisseur de l’échantillon », la dimension de l’échantillon selon la direction longitudinale . Pour imager la totalité de l’échantillon, il est nécessaire que la gamme de mise au point objet soit supérieure ou égale à . Comme évoqué plus haut, et dépend (entre autres) directement de la puissance maximale et de la puissance minimale des deuxièmes impulsions IL2 (voir équation (4)). Ainsi, de manière préférentielle, la source laser et le modulateur optique de puissance sont adaptés pour qu’une puissance maximale et une puissance minimale des deuxièmes impulsions soient telles que et préférentiellement telles que . Alternativement, il est préférable d’imager la majorité de l’épaisseur de l’échantillon et on a alors une puissance maximale et une puissance minimale des deuxièmes impulsions telles que De manière préférentielle, comme illustré dans le mode de réalisation de la figure 2, l’ensemble de mise au point ultra-rapide SMP comprend un ensemble optique OF permettant de focaliser les impulsions IL2 au sein du milieu optique. L’ensemble optique OF permet d’augmenter l’éclairement des impulsions lasers IL2 focalisées au sein du milieu optique. Cela permet alors l’augmentation de la variation de l’indice de réfraction induite par l’effet Kerr ce qui entraine un accroissement de l’effet d’autofocalisation. En effet, comme expliqué ci-dessus et comme décrit par l’équation (2), un accroissement de l’éclairement grâce à l’ensemble optique OF permet une réduction de la distance d’autofocalisation . Ainsi, l’ajout de l’ensemble optique OF permet d’augmenter l’éclairement maximal des impulsions IL2. Cela permet donc un déplacement de la position longitudinale des points de focalisation vers l’entrée EO du milieu optique et notamment un déplacement du premier plan d’observation vers l’amont du trajet optique. Cependant, il est toujours possible de diminuer la puissance de certaines des impulsions IL2 via la source laser ou le modulateur MP pour avoir le dernier plan d’observation placé à la même position longitudinale avec ou sans ensemble optique OF. Autrement dit, l’ensemble optique OF permet d’accroitre la gamme de mise au point dans laquelle il est possible de générer des points de focalisation avec des positions longitudinales différentes et donc permet une augmentation de la gamme de mise au point objet . Alternativement, l’ajout d’un atténuateur ou d’un amplificateur avant l’ensemble optique OF permet d’ajuster la plage de puissance des deuxièmes impulsions après l’ensemble optique OF pour optimiser de manière adéquate la compatibilité de la source laser SL et du modulateur de puissance MP avec le régime de fonctionnement de l’autofocalisation du milieu optique MO. Le système est ainsi rendu plus modulaire. Comme expliqué plus haut, le faisceau de sortie FS est focalisée au sein de l’échantillon EC. Cela implique que la dimension de la tâche focale dans le plan d’observation est réduite. Ainsi, l’information de fluorescence du plan d’observation déterminée via l’image est intrinsèquement limitée spatialement par la dimension de cette tâche focale. Pour surmonter ce problème, dans le mode de réalisation de la figure 4, le système de microscopie par fluorescence 1 comprend un système de translation ST adapté pour permettre un balayage spatial transverse (selon les directions et dans l’exemple de la figure 4) de l’échantillon par le faisceau de sortie FS. Ainsi, on acquiert une pluralité d’images des plans d’observation transverses différents d’une même région transverse à partir de impulsions lasers de puissances différentes, puis on balaye différentes régions transverses de l’échantillon. En un unique balayage transverse, l’unité de traitement UT est alors adaptée pour reconstruire une image de fluorescence « complète » de chaque plan d’observation transverse de l’échantillon par traitement numérique des images (par exemple en concaténant ou en additionnant les intensités de fluorescence des régions transverses d’un même plan d’observation transverses ). Autrement dit, l’image de fluorescence « complète » d’un plan d’observation transverse de l’échantillon est obtenue par un balayage spatial transverse de l’échantillon par le faisceau de sortie via le système de translation ST, pour une même puissance laser des impulsions IL2 lors du balayage. L’utilisation d’un système de translation ST est compatible avec tous les modes de réalisation de l’invention du système de microscopie par fluorescence 1. Selon le mode de réalisation illustré dans la FIG. 4 , l’échantillon EC est monté sur le système de translation ST qui est par exemple une platine de translation piézo-électrique reliée à la source laser SL pour permettre une synchronisation du balayage spatial transverse avec la répétition des impulsions lasers IL1. Alternativement, selon un autre mode de réalisation, un système de balayage par rotation de deux miroirs (scanner) est disposé sur le trajet du faisceau afin de permettre un balayage spatial transverse de l’échantillon par le faisceau de sortie. Ces deux systèmes sont plus généralement regroupés sous le terme générique de systèmes mécaniques de mise au point transverse. De manière préférentielle, l’unité de traitement UT est adaptée pour reconstruire une image tridimensionnelle de profondeur de l’échantillon à partir des images de fluorescence « complète » de l’échantillon correspondant chacune à une tranche respective de l’échantillon (un plan d’observation transverse respectif). Ce type de reconstruction numérique d’image 3D à partir d’une pluralité d’image 2D planaires est connu de l’homme de l’art et notamment particulièrement utilisé dans le domaine de l’imagerie médicale (par exemple en IRM). Selon un mode de réalisation de l’invention, le milieu optique MO est adapté pour permettre une amplification des premières impulsions IL2 lors de leur propagation au sein du milieu optique MO. Par exemple, le milieu optique MO est un milieu massif, ou une fibre optique multimode dopée avec des ions terres-rares et pompée par un faisceau de pompe (non représenté dans les figures). L’amplification des impulsions IL2 au sein du milieu MO permet un contrôle additionnel quant à la position longitudinale du point de focalisation des impulsions autofocalisées. En effet, l’amplification d’une impulsion IL2 i entraine une augmentation de la puissance de cette impulsion et donc un déplacement de la position longitudinale du point de focalisation vers l’entrée EO du milieu optique (voir équation (3)). Ainsi, tout comme l’ensemble optique OF, un milieu optique MO amplificateur permet l’augmentation de la gamme de mise au point objet . Selon un mode de réalisation préféré, le milieu optique comprend une structuration adaptée pour permettre un meilleur contrôle de l’autofocalisation des impulsions IL2 dans le milieu optique. Un milieu avec un réseau de Bragg permet par exemple de compresser une impulsion laser augmentant ainsi sa puissance crête pendant sa propagation et diminuant la distance d’autofocalisation a partir de l’entrée dans le milieu non linéaire. La figure 5 illustre un mode de réalisation de l’invention permettant d’effectuer de l’imagerie simultanée de plusieurs plans d’observation transverses de l’échantillon EC. Pour cela, le système de microscopie par fluorescence 1 comprend un dispositif optique interférométrique DOI disposé sur le trajet optique du faisceau laser, optiquement en amont du milieu optique MO (par exemple en aval du modulateur MP comme illustré dans la FIG. 5 ) et adapté pour diviser chaque première impulsion IL1 (ou chaque deuxième impulsion IL2 le cas échéant) en une pluralité de répliques IL1 1 , …IL1 N présentant des puissances optiques différentes. On appelle « impulsion initiale » l’impulsion IL1 ou IL2 à partir de laquelle une pluralité de répliques est formée simultanément. De manière critique, de par sa conception optique, le dispositif optique interférométrique DOI est adapté pour former ces répliques IL1 1 , …IL1 N simultanément à partir d’une impulsion initiale IL1. Pour les mêmes raisons que celles évoquées plus haut, chaque réplique IL1 1 , …IL1 N est autofocalisée successivement dans le milieu MO en une position longitudinale différente des autres répliques selon sa puissance optique. De même, chaque réplique IL1 1 , …IL1 N est focalisée successivement au sein de l’échantillon dans un plan d’observation transverse respectif et différent des autres répliques (par exemple en gérant par une ligne à retard les temps de trajet respectif des répliques). Ainsi, pour chacune des répliques d’une impulsion initiale qui sont autofocalisées dans le milieu optique puis illuminent l’échantillon EC, le photodétecteur DT acquiert une image dite entrelacée de l’échantillon. Les images entrelacées associées à une impulsion initiale sont acquises simultanément (ou quasi-simultanément selon le dispositif optique interférométrique) et chaque image entrelacée associée à une impulsion initiale correspond à une image d’un plan d’observation transverse de l’échantillon différent des autres images entrelacées. Ainsi, à la différence des modes de réalisation précédemment détaillés, l’introduction du dispositif optique interférométrique DOI permet, par la création des répliques IL1 1 , …IL1 N , d’imager une pluralité de « tranches » de l’échantillon (les plans d’observation transverses) de manière simultanée (ou quasi-simultanée). A titre d’exemple non limitatif, le dispositif optique interférométrique DOI est un interféromètre de Michelson, un interféromètre de Fabry-Pérot ou plus généralement un interféromètre à division d’amplitude. Selon une variante du mode de réalisation de la figure 5, le dispositif optique interférométrique DOI et le modulateur optique de puissance MP forment un seul et même élément. Autrement dit, la modulation de la puissance des impulsions IL1 est effectuée de manière quasi-instantanée par le dispositif optique interférométrique DOI. Dans cette variante, le photodétecteur DT acquiert donc directement des images entrelacées temporellement, associées respectivement aux plans d’observation transverses . L’image acquise par le photodétecteur DT correspond donc à une image dans laquelle N plans transverses sont mis au point. La figure 6 illustre un mode de réalisation de l’invention dans lequel le milieu optique MO permet en outre une conversion non linéaire de la première longueur d’onde en au moins une deuxième longueur d’onde de manière à acquérir une information de fluorescence additionnelle sur l’échantillon EC. Ce mode de réalisation est compatible avec tous les modes de réalisation précédemment détaillés (notamment le mode de réalisation de la FIG. 5 ). A titre d’exemple non limitatif, le milieu optique est adapté pour induire, à partir de la première longueur d’onde une génération de seconde harmonique ou une génération de troisième harmonique. Par exemple, le milieu optique est un cristal en YAG, en YVO4, ou encore en BBO. De manière connue en soi, la conversion non linéaire de la première longueur d’onde est effectuée au point de focalisation de l’impulsion IL3 autofocalisée dans le milieu optique MO. Ceci implique que les points de focalisation des impulsions IL3 sont identiques pour les longueurs d’onde et . Ainsi, chaque impulsions IL3 du faisceau de sortie FS présente les longueurs d’onde et qui sont toutes les deux focalisées au sein de l’échantillon dans un même plan d’observation transverse en fonction de la puissance de l’impulsion IL2. L’échantillon est adapté pour absorber la deuxième longueur d’onde de manière à émettre un deuxième rayonnement de fluorescence RF 2 . En plus de la détection de la première longueur d’onde le photodétecteur DT du microscope M est adapté pour détecter la deuxième longueur d’onde A titre d’exemple non limitatif, cette détection multispectrale par le photodétecteur DT est effectuée par deux capteurs distincts et un élément optique spectral (par exemple un miroir dichroïque ou un prisme) permettant une séparation spatiale de la première et de la deuxième longueur d’onde et leur détection par un capteur respectif. Ainsi, l’unité de traitement UT est configurée pour acquérir, à partir du deuxième rayonnement de fluorescence détecté par le photodétecteur DT, une image « additionnelle » de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon EC. Chaque image additionnelle correspond donc à une information de fluorescence additionnelle générée par la deuxième longueur d’onde et est associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images additionnelles. Comme expliqué plus haut, ce plan d’observation transverse pour lequel l’image additionnelle est acquise via la longueur d’onde est identique à celui imagé via la longueur d’onde . Dans le mode de réalisation de la figure 6, afin d’éviter l’apparition de dommages optiques induits par le laser dans le milieu optique, le matériau du milieu optique MO est adapté pour que la conversion non linéaire de la première longueur d’onde permette d’induire un effet de saturation des impulsions lasers IL2. Pour cela, de manière préférentielle, le milieu optique et la source laser SL sont adaptés pour que les impulsions lasers IL2 se propagent dans le milieu optique avec une fluence inférieure à . Les inventeurs ont déterminé qu’un milieu optique en YAG présente un effet de saturation par conversion non linéaire satisfaisant permettant d’éviter l’apparition de dommages optiques. Ensemble mise au point ultra-rapide (SMP) destiné à un système d’imagerie par fluorescence ou un système de diagnostic comprenant : une source laser (SL) adaptée pour délivrer des premières impulsions lasers (IL1) présentant une première longueur d’onde ; un modulateur optique de puissance (MP) ultra-rapide adapté pour moduler une puissance des premières impulsions lasers (IL1), de manière à former des deuxièmes impulsions lasers (IL2) présentant des puissances optiques différentes ; un milieu optique (MO) adapté pour que les deuxièmes impulsions se propagent en subissant un phénomène d’autofocalisation au sein du milieu optique de manière à définir, pour chaque deuxième impulsion, un point de focalisation présentant une position longitudinale (z 1 ,…, z N ) dans le milieu optique différente des autres deuxièmes impulsions, un rayonnement laser issu du milieu optique et présentant les deuxièmes impulsions autofocalisées, dites troisièmes impulsions (IL3), étant appelé faisceau de sortie (FS). Système (1) de microscopie par fluorescence comprenant : un ensemble de mise au point ultra-rapide selon la revendication 1 un microscope (M) adapté pour : collecter le faisceau de sortie (FS) de manière à ce qu’il puisse illuminer un échantillon (EC) détecter un premier rayonnement de fluorescence (RF 1 ) généré via la première longueur d’onde par l’illumination de l’échantillon (EC) avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du premier rayonnement de fluorescence détecté, au moins une image de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image étant associée à un plan d’observation (z 1 ’, …z N ’) transverse de l’échantillon diffèrent des autres images. Système de microscopie par fluorescence selon la revendication précédente comprenant un système mécanique de mise au point transverse (ST), ledit microscope étant configuré pour que chaque au moins une image de l’échantillon soit acquise par un balayage spatial transverse de l’échantillon par le faisceau de sortie via le système mécanique de mise au point transverse (ST). Système de microscopie par fluorescence selon la revendication 2 ou 3, comprenant un élément optique de couplage (SC) disposé sur un trajet optique du faisceau de sortie et adapté pour collimater le faisceau de sortie. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant un dispositif optique interférométrique (DOI) disposé sur le trajet optique en amont du milieu optique (MO), et adapté pour diviser chaque première impulsion laser ou chaque deuxième impulsion laser en une pluralité de répliques (IL1 1 , …IL1 N ) présentant des puissances optiques différentes de manière à ce que le microscope acquiert des images dite entrelacées de l’échantillon pour chacune des répliques autofocalisées dans ledit milieu optique et illuminant l’échantillon, chaque image étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon différent des autres images simultanées, les images entrelacées acquises à partir d’une première ou deuxième impulsion laser donnée étant acquises par le microscope et formant lesdites au moins une images de l’échantillon. Système de microscopie par fluorescence selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif optique interférométrique (DOI) est un interféromètre de Fabry-Pérot ou un interféromètre de Michelson. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel le modulateur optique de puissance est adapté pour effectuer une modulation ultrarapide avec une fréquence de modulation comprise entre 100 KHz et 1000 GHz. Système de microscopie par fluorescence selon la revendication précédente, dans lequel le modulateur optique de puissance est un ensemble optique interférométrique ou un modulateur électro-optique ou acousto-optique. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel la source laser et le modulateur optique de puissance sont adaptés pour qu’une puissance maximale et une puissance minimale des deuxièmes impulsions soient telles que et préférentiellement telles que , avec une épaisseur de l’échantilllon et avec une distance longitudinale entre le plan d’observation transverse le plus en aval du trajet optique et le plan d’observation transverse le plus en amont du trajet optique. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel le milieu optique est adapté pour permettre une conversion non linéaire de ladite première longueur d’onde de sorte que chaque deuxième impulsion laser modulée présente au moins une deuxième longueur d’onde , ladite conversion non linéaire étant par exemple une génération de seconde harmonique ou une génération de troisième harmonique, les troisièmes impulsions présentant ainsi ladite au moins deuxième longueur d’onde . Système de microscopie par fluorescence selon la revendication précédente, dans lequel le milieu optique est adapté pour que ladite conversion non linéaire permette d’induire un effet de saturation des impulsions lasers afin de limiter la fluence de ces dernières dans le milieu optique à une valeur inférieure à . Système de microscopie par fluorescence selon la revendication précédente, dans lequel le milieu optique est un cristal en YAG, YVO4, ou encore en BBO. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le microscope est en outre adapté pour : détecter un deuxième rayonnement de fluorescence (RF 2 ) généré via la deuxième longueur d’onde par l’illumination de l’échantillon (Ech) avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du deuxième rayonnement de fluorescence détecté, au moins une image dite additionnelle de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image additionnelle étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images additionnelles. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 13, dans lequel le microscope comprend un processeur (UT) adapté pour reconstruire une image tridimensionnelle de profondeur à partir desdites au moins une image de l’échantillon associées à des plans d’observation transverses de l’échantillon différents. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 14, dans lequel le milieu optique est adapté pour permettre une amplification des deuxièmes impulsions dans le milieu optique. Système de microscopie par fluorescence selon l’une quelconque des revendications 2 à 15, comprenant un élément optique additionnel adapté pour permettre une amplification ou une atténuation additionnelle des premières impulsions en amont du milieu optique. Système de diagnostic d’un échantillon (EC) par laser comprenant : un ensemble de mise au point ultra-rapide selon la revendication 1 un dispositif de diagnostic adapté pour collecter le faisceau de sortie réfléchi, transmis ou diffusé par un échantillon de manière à déterminer un paramètre physique de l’échantillon. Procédé d’imagerie d’un échantillon par fluorescence comprenant les étapes suivantes : générer des premières impulsions lasers (IL1) présentant une première longueur d’onde ; moduler une puissance des premières impulsions lasers (IL1), de manière à former des deuxièmes impulsions lasers (IL2) présentant des puissances optiques différentes ; générer, dans un milieu optique, un phénomène d’autofocalisation des deuxièmes impulsions de manière à définir, pour chaque deuxième impulsion, un point de focalisation présentant une position longitudinale dans le milieu optique différente des autres deuxièmes impulsions, un rayonnement laser issu du milieu optique et présentant les deuxièmes impulsions autofocalisées, dites troisièmes impulsions, étant appelé faisceau de sortie (FS), détecter un premier rayonnement de fluorescence généré via la première longueur d’onde par l’illumination d’un échantillon (EC) avec le faisceau de sortie, puis acquérir, à partir du premier rayonnement de fluorescence détecté, au moins une image de l’échantillon pour chacune des troisièmes impulsions illuminant l’échantillon, chaque au moins une image étant associée à un plan d’observation transverse de l’échantillon diffèrent des autres images.