Analyse de front d'onde pour les optiques adaptatives de nouvelle génération PDF Download

Author: Magalie Nicolle
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 363

View

Book Description
Several points restrict the efficiency of the wavefront analysis of actual adaptive optics (AO) systems. The mains ones are the measurement noise and the anisoplanatism. Together, they reduce to a few percents the sky coverage of the instruments assisted by AO. For this reason, rising generation of AO systems aims at the very high performance (implying in particular low measurement noise) and/or the widening of the corrected field. For these wide field AO systems, it is essential to use several directions of analysis. The wavefront analysis problem is then articulated around three items : the available guides stars, the considered wavefront sensing concept and quality of the wavefront sensors measurements. The purpose of this PhD thesis is to study each one of these three aspects. Hence a redefinition of the concept of sky coverage is proposed for wide field AO. The definition suggested here takes into account the number of guide stars and their magnitude, but also the fraction of the scientific field that is really covered, the considered wavefront sensing concept and the expected performance of the instrument. Concerning the wavefront sensing concepts, a comparative study of the Star Oriented and Layer Oriented concepts is presented and an optimization is proposed for each one, leading to very close performance. Finally, a comparison of different wavefront slope estimators is proposed for the Shack-Hartmann wavefront sensor. In particular, a weighted center of gravity estimator is studied, that offers a good robustness to noise and good properties of linearity. This last study is usefull as well for wide field AO as for very high performance AO.

Author: Cédric Plantet
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 213

View

Book Description
L'avènement des Extremely Large Telescopes (ELT) est imminent. Cette nouvelle génération de télescopes ouvrira la voie vers des observations astronomiques toujours plus fines. Les futurs instruments nécessitent des optiques adaptatives de plus en plus sophistiquées pour corriger les effets de la turbulence et atteindre les performances requises. L'analyse de front d'onde est un élément fondamental de l'optique adaptative. Les analyseurs requièrent un flux relativement élevé pour être efficaces, notamment lors de l'estimation de hauts ordres, qui sont nécessaires pour obtenir une bonne correction. Comme le ciel est pauvre en étoiles brillantes, on utilise souvent des étoiles laser, produites par excitation d'un volume de sodium dans la haute atmosphère. Malheureusement, on ne peut pas estimer correctement un tip/tilt avec ces étoiles artificielles. De plus, le focus mesuré est biaisé à cause de l'instabilité en altitude de la couche de sodium. La mesure de ces trois aberrations doit donc pouvoir être faite sur une étoile naturelle de très faible luminosité. On peut alors se demander quelle stratégie adopter pour l'analyse des bas ordres à faible flux. De manière plus générale, les techniques d'analyse de front d'onde sont en pleine évolution pour répondre aux nouveaux besoins de l'optique adaptative. Il est donc important de comparer les stratégies d'analyse en terme de sensibilité et de dynamique. La thèse s'appuie sur un nouveau concept d'analyseur de surface d'onde : LIFT (LInearized Focal-plane Technique). Cet analyseur permettra d'estimer le tip/tilt et le focus sur une étoile naturelle faible, afin de compléter l'analyse faite sur les étoiles lasers, de façon plus efficace qu'avec les moyens actuels. Le premier but de la thèse est d'optimiser et de valider LIFT expérimentalement. Pour cela, j'ai d'abord étudié les propriétés de convergence de l'algorithme et la propagation du bruit afin de déterminer les paramètres optimaux. J'ai ensuite testé le concept de LIFT en laboratoire sur des phases statiques, puis sur le ciel grâce au système d'optique adaptative du télescope Gemini Sud, GeMS. La linéarité de l'estimation malgré la présence de hauts ordres résiduels, dus à la correction imparfaite de l'optique adaptative, a été validée en boucle ouverte, et nous pouvons maintenant envisager une validation finale en intégrant LIFT dans une boucle fermée. Dans un deuxième temps, j'ai étudié la propagation du bruit dans un analyseur dérivé de LIFT, le Shack-Hartmann LIFTé. Cet analyseur divise la pupille à l'aide de micro-lentilles astigmatiques, et une estimation par LIFT est faite dans chaque sous-pupille. Il permettra une estimation de hauts ordres plus précise qu'avec un Shack-Hartmann classique. Le dernier objectif est de comparer les analyseurs existants, en termes de propagation de bruit, pour l'estimation sur étoile naturelle des bas ordres d'une part, cas d'application de LIFT, et des hauts ordres d'autre part, dans le cas d'une optique adaptative extrême par exemple. Cette étude permet de motiver l'utilisation de LIFT et du Shack-Hartmann LIFTé dans des systèmes d'optique adaptative.

Author: Florence Pouplard
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 158

View

Book Description

Author: Christophe Clergeon
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 337

View

Book Description
Les coronographes modernes offrent aujourd'hui la possibilité de bénéficier d'un très haut contraste et de la pleine résolution angulaire offerte par la classe des télescopes 8-10 mètres, permetant ainsi l'observation directe de la zone interne des système planétaires proches. SCExAO (Subaru Coronographic Extreme AO), fait partie de cette nouvelle génération d'inistrument dit à très haut contraste composé de techniques coronographiques avancées, il permettra l'observation directe d'exoplanètes au plus proche (1 L/D) de leur étoile hôte. Composés de systèmes optiques insolites, les instruments à très haut contraste nécessitent une parfaite calibration et correction des erreurs de front d'onde notamment aux bras ordres. Afin de compléter l'analyseur de surface d'onde (ASO) infrarouge qui contrôle une monture tip-tilt sur laquelle repose un miroir déformable de type MEMS, ma mission au cours de ma thèse fut de développer l'ASO visible haute sensibilité de SCExAO. Pour réaliser ce défit passionnant, j'ai développé deux ASO au cours de mon étude : - un ASO de type pyramide non modulée, permettant un gain de sensibilité sur la pyramide modulée aujourd'hui utilisée sur les plus performants AO), - un analyseur de surface d'onde de type courbure non linéaire qui permettra bientôt de maximiser la sensibilité de mesure des aberrations de bas ordres. Après une présentation de la voie de l'ASO visible de SCExAO développée au cours de ces trois dernières années, incluant une description du premier prototype d'analyseur de courbure non linéaire de l'instrument, je présenterai les résultats encourageants obtenus en laboratoire de la première pyramide non modulée de Subaru.

Author: H J De Vega
Publisher: World Scientific
ISBN: 9814545015
Category :
Languages : en
Pages : 334

View

Book Description
This book contains the lectures delivered at the Fourth Paris Cosmology Colloquium held at the Observatoire de Paris from June 4 - 9, 1997. This Colloquium ‘Phase Transitions in Cosmology’ is the first event of a EUROCONFERENCE series (‘Accompanying Measures’), with the support of the training and Mobility Programme of the Commision of the European Communities.The purpose of the Paris Cosmology Colloquia is to cover selected topics of high current interest in the interplay between cosmology and fundamental physics and to allow easy and fruitful interaction and communication between researchers in these areas. The main aim is to put in contact fundamental theoretical physics (including string theory) with real physical problems that arise in the study of the universe. The Paris Cosmology Colloquia are informal meetings which bring together physicists, astrophysicists and astronomers. Topics covered in this Fourth Paris Cosmology Colloquium included: cosmic microwave background, phase transitions in cosmology and evolution out of the equilibrium quantum fields, the value of the Hubble constant, fundamental strings in primordial cosmology, as well as other subjects of high current interest such as scaling laws in the interstellar medium and in the large scale structure, gravitational lensing and dark matter.

Author: Wassila Dali-Ali
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 177

View

Book Description
Afin d’améliorer les moyens d’observation en Haute Résolution Angulaire, les télescopes acquièrent des diamètres de taille considérable. L’optimisation de ces grands télescopes de type E-ELT nécessite une caractérisation complète des sites devant les accueillir ainsi que des coupoles qui vont les abriter. En se basant sur une étude expérimentale effectuée sur le site du VLT (Paranal), on montre que la caractérisation verticale de la turbulence donnée par les profils de Cn2 et d’échelle externe est plus représentative des conditions réelles d’observation. Sachant que le site qui va accueillir le futur E-ELT est à seulement quelques kilomètres de Paranal, les résultats vont servir à définir les spécifications des systèmes de compensation prévus pour cette nouvelle génération de grands télescopes. Cette étude a permis aussi la mise en évidence de la couche de surface et on a établi une estimation de son altitude et de son énergie. On montre que la couche de surface contribue significativement à la dégradation du front d’onde incident sur le télescope. Sa localisation près du sol soulève des questions sur son interaction avec les coupoles qui sont de même taille. LOTUCE, un nouvel instrument développé dans le cadre de mon travail de thèse, a été proposé pour étudier l’interaction de cette couche de surface avec la coupole. En se basant sur la mesure des angles d’arrivée (AA) sur différents points du front d’onde, LOTUCE donne une estimation des paramètres optiques de la turbulence comme le paramètre de Fried, le temps de cohérence et l’échelle externe. La modélisation de la turbulence locale est alors possible en étudiant les courbes de covariance des AA dans les deux directions longitudinales et transverse. La dernière partie de ce travail a porté sur l’évolution temporelle de la turbulence optique. Il s’agit d’une étude basée sur l’estimation du temps de cohérence à partir de l’analyse statistique des fluctuations d’AA. Cette méthode utilisée par GSM a été validée par une simulation numérique. Ces résultats montrent que ce paramètre est plus sensible aux conditions de mesures et aux contraintes instrumentales.

Author: Anaïs Bernard
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Nous allons assister au cours de la prochaine décennie, à la première lumière des nouveaux Extremely Large Telescopes. Leur grande taille (de 25 à 39 m de diamètre) permet d'augmenter à la fois leur sensibilité et leur résolution angulaire. Cependant, la résolution angulaire d'un télescope terrestre, est toujours limitée par la turbulence atmosphérique. Pour pallier à ce problème, les grands télescopes sont désormais équipés d'instruments d'Optique Adaptative (OA). L'OA est une technique qui permet d'analyser les effets de la turbulence et de les compenser en temps réel à l'aide de miroirs déformables. En complément, la plupart des télescopes de la génération 8-10 m sont maintenant équipés de systèmes d'étoiles lasers qui permettent d'augmenter la proportion du ciel pouvant bénéficier d'une correction par OA: on parle alors d'Optique Adaptative Grand Champ (OAGC). Malgré les excellentes performances de ces systèmes, la correction apportée aux images reste partielle et des résidus de correction limitent encore leur qualité. Pour extraire les meilleurs résultats scientifiques des images issues de l'OAGC, il est donc essentiel d'optimiser les outils de réduction et d'analyse de données. La première partie de cette thèse détaille une analyse astrophysique de données OAGC ayant pour but d'étudier la formation des étoiles massives dans un environnement extra-galactique. Au delà des résultats scientifiques nouveaux, cette étude a permis de mettre en évidence les termes d'erreur limitant l'analyse scientifique de données OAGC. La seconde partie de cette thèse est dédiée au développement d'un nouvel outil de correction de la distorsion permettant de réduire ces termes d'erreurs.

Author: Vincent Deo
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Les années 2020 vont voir la mise en route des extrêmement grands télescopes (ELT), et avec eux une révolution dans l'astronomie optique. Ces télescopes, de diamètres de 24 à 39 mètres, offriront à la communauté scientifique une qualité d'imagerie d'un ordre de grandeur supérieure aux meilleurs observatoires actuels. Néanmoins, les télescopes au sol sont naturellement limités par la turbulence atmosphérique : de la résolution théorique de l'ELT de quelques mas, les taches image sont brouillées jusqu'à atteindre environ une seconde d'arc de largeur.L'optique adaptative (OA) se propose de compenser en temps réel l'effet de la turbulence atmosphérique, mesurant cette dernière sur des étoiles guides et agissant sur le front d'onde à l'aide de miroirs déformables. Elle est absolument indispensable pour garantir la performance scientifique de tous les grands télescopes terrestres. L'OA reste limitée en termes de couverture de ciel, et il est nécessaire de pouvoir l'asservir sur les étoiles les plus faibles possibles ; ceci promeut le développement d'analyseurs de surface d'onde toujours plus sensibles, dont l'analyseur pyramide (PWFS), qui profite aussi de détecteurs disponibles plus efficaces. Ainsi les étoiles plus faibles, jusqu'à une à trois magnitudes supplémentaires, peuvent encore guider l'OA.Le PWFS reste une technologie en cours de maturation, et cette thèse s'inscrit parmi les recherches conduites pour amener ce senseur jusqu'aux ELT malgré ses limites : défauts d'usinage et d'alignement ; et un comportement non-linéaire. Ce dernier provoque d'importantes baisses de performance en conditions de mauvais seeing.D'une part, cette thèse présente la mise en œuvre sur banc d'optique d'un démonstrateur d'OA à l'échelle des ELT : caractérisations et étalonnages des composants spécifiques au PWFS à haute résolution, jusqu'à la mise en œuvre d'une boucle fermée complète sur un télescope simulé de 18 mètres de diamètre.D'autre part, l'essentiel de ces travaux portent sur la conception d'algorithmes de contrôle et de lois de commande, théoriquement, en simulation, et sur banc, afin d'exploiter au maximum les capacités du PWFS. On propose une analyse des défauts du PWFS, et une modification du contrôle qui permet de relaxer fortement les contraintes de fabrication et de généraliser l'approche à d'autres senseurs, comme le PWFS à 3 faces. Pour ces PWFS, on met en place une étude systématique des non-linéarités, qui permet de définir une méthode de compensation au premier ordre en fonction des conditions turbulentes, et respectant les contraintes opérationnelles.Ces travaux aboutissent finalement à la conception d'un algorithme d'asservissement de second niveau, qui permet d'optimiser les paramètres du contrôleur de l'OA en temps réel, à partir de la seule télémétrie existante. Quelles que soient les conditions d'observation, il devient possible d'ajuster la loi de commande pour obtenir un contrôle optimisé à travers le PWFS, sans a priori et sans intervention aucune.

Author: Sandrine Thomas
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 232

View

Book Description
De nombreux systèmes d'optique adaptative (OA) sont de nos jours en opération sur différents télescopes de diamètre inférieur a 10m. Ils délivrent des images a la limite de la diffraction principalement dans l'infra-rouge. De nos jours, les projets scientifiques poussent a la construction de télescopes de diamètre de plus en plus large, pour voir mieux et plus loin, rendant la construction d'OA plus ambitieuse. De plus, il est intéressant de corriger la turbulence sur un champ de vue plus large que les quelques arcs secondes obtenu avec une OA classique. Enfin, la région visible du spectre est également riche, même si très peu d'OA sont orientes vers ces longueurs d'ondes pour des raisons techniques. SOAR Adaptive Module (SAM) est une OA prévue pour travailler dans le visible et sur un champ de vue de 3 arcmin. SAM repose sur une nouvelle technique appelée GLAO (Ground Layer Adaptive Optics), corrigeant uniquement la partie basse de la couche atmosphérique, ce qui permet d'augmenter le champ de vue sur lequel la correction est uniforme. Apres une description de GLAO ainsi que MCAO, je donne dans cette thèse des résultats d'études de différents éléments ainsi que des résultats de simulations. Enfin, je me suis intéressée a une application particulière d'une OA qui est l'étude de la multiplicité des étoiles pour éclairer le vaste domaine de la formation des étoiles. J'ai principalement étudie les binaires serrées ainsi que les naines brunes et leur appartenance a des systèmes hiérarchiques plus importants.

Author: Damien Gratadour
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
À travers mon travail de thèse j'ai été amené à faire intervenir des disciplines d'horizons très différents. Plus précisément, il s'agissait d'obtenir des données sur des noyaux actifs de galaxie avec NaCo, de créer et/ou d'adapter de nouvelles techniques de traitement pour les observations avec une optique adaptative, pour enfin interpréter les données ainsi traitées, notamment en les comparant à des modèles numériques. Trois techniques de renforcement de la résolution angulaire et du contraste ont été développées ou améliorées dans ce travail : le recentrage d'image sub-pixelique, la déconvolution d'image sous contraintes et la reconstruction de la fonction d'étalement de point de l'instrument avec les données d'analyse de front d'onde. Dans chaque cas, la méthode a été appliquée à des données réelles et a permis effectivement un gain important sur la finesse angulaire et donc, au final, sur le retour astrophysique, avec plusieurs résultats originaux en particulier concernant NGC1068 le plus étudié des noyaux de Seyfert de type 2.