Caracterisation spatiale et temporelle de la turbulence atmospherique par analyse de front d'onde

Spatial and temporal caracterisation of atmospheric turbulence by wavefront sensing

• Auteur / Autrice : Tarik Noël
• Direction : Monique Aubier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans le domaine de l'astronomie, la resolution des images formees au foyer des telescopes est limitee par la turbulence atmospherique. Les systemes d'optique adaptative permettent de corriger en temps reel les effets de la turbulence et ainsi de se rapprocher de la resolution theorique des telescopes. La conception et les performances des systemes d'optique adaptative reposent pour beaucoup sur l'analyse de surface d'onde, car c'est elle qui fournit l'information sur la turbulence qui servira a corriger le front d'onde. Le travail presente dans cette these porte sur la caracterisation spatiale et temporelle de la turbulence atmospherique avec un analyseur de type shack hartmann. Les performances des systemes d'optique adaptative sont severement limitees par le bruit de mesure present sur l'analyseur de shack hartmann. Pour minimiser ce bruit, je presente une etude par simulation qui montre comment dimensionner les systemes d'analyse de surface d'onde en fonction du flux et des conditions de turbulence. Parallelement a la maitrise du bruit de mesure, j'insiste sur la necessite de prendre en compte la dimension finie de l'echelle externe (echelle de formation de la turbulence). Je presente une analyse theorique de l'influence de l'echelle externe sur l'evolution temporelle des fronts d'onde. Cette analyse s'appuie sur l'etude des spectres de puissance temporels des angles d'arrivee (mesures du shack hartmann) et de la phase decomposee sur la base des polynomes de zernike. Les resultats experimentaux obtenus lors d'une experience effectuee a la palma (canaries), sur le nordic optical telescope sont presentes. Cette experience a consiste a faire de l'analyse de front d'onde avec un shack hartmann en y associant des instruments de sondage vertical de l'atmosphere : scidar et ballons sonde. J'utilise l'information apportee par les sondages atmospheriques pour valider et ameliorer l'interpretation des resultats issus du depouillement des mesures de front d'onde.