Interométrie astronomique infrarouge par optique guidée monomode

par Vincent Coudé du Foresto

Thèse de doctorat en Astrophysique et techniques spatiales

Sous la direction de Jean-Marie Mariotti.

Soutenue en 1994

à Paris 7 , en partenariat avec Département de recherches spatiales (Meudon, Hauts-de-Seine ; 1998-2001) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Léna.

Le jury était composé de Jacques Marcou, Stephen Thurman Ridgway.

Les rapporteurs étaient Alan Greenaway, Christian Perrier.

mots clés

• Interférométrie
• Fibres monomodes
• Rayonnement infrarouge

Résumé

Les guides d'ondes monomodes (fibres et coupleurs) apportent une solution efficace au problème crucial de la calibration des visibilités en interférométrie stellaire. En forcant la cohérence spatiale transverse de l'onde, ils transforment les fluctuations de phase sur la pupille en fluctuations d'intensité de la lumière couplée, qui peuvent facilement être mesurées et servir de signaux de calibration pour corriger les interférogrammes des effets de la turbulence atmosphérique. Afin de démontrer ces possibilités, la première liaison interférométrique à fibres entre deux télescopes indépendants a été réalisée dans l'infrarouge (2µm < λ < 2. 4µm). L'unité FLUOR, construite autour d'un coupleur triple monomode en verre fluoré, a transformé une paire d'anciens télescopes de 0. 8m en un interféromètre stellaire de 5. 5m de base. Grâce à ce système devenu rapidement operationnel, une douzaine d'étoiles ont été observées dans la bande photométrique K à une cadence de 300 interférogrammes par heure. La correction de chaque interférogramme par ses signaux de calibration permet d'atteindre une précision relative de 1. 2% sur les mesures de visibilité. Les diamètres stellaires ainsi mesures sont en bon accord avec les valeurs publiées ou attendues, sauf pour un objet (η Sgr). D'autres aspects de l'interférométrie par optique guidée monomode ont été abordés au cours de ce travail. La dispersion est un problème important pour les fibres en verre fluoré. Le banc de test (interféromètre Mach-Zehnder de laboratoire) qui permet de la mesurer est décrit en détail. Une structure de fibre est proposée qui permet, si le diamètre du cœur est bien contrôlé, de réduire la dispersion de plus de deux ordres de grandeur. Le couplage d'une fibre monomode avec une source stellaire turbulente est un autre point critique. L'efficacité de l'injection est liée directement au rapport de Strehl de l'image au foyer du télescope ; elle est considérablement améliorée par l'emploi d'une optique adaptative, et permet de caracteriser les performances du système correcteur. Le couplage d'une fibre monomode avec un télescope de 3. 6m corrigé par le système d'optique adaptative COME-ON+ a été réalisé et les résultats sont presentés.

Titre traduit

Infrared astronomical interferometry with single mode guided optics

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