Commande modale et predictive en optique adaptative

• Auteur / Autrice : Caroline Dessenne
• Direction : Gérard Rousset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger les effets de la turbulence atmospherique en temps-reel et d'obtenir des images astronomiques a tres haute resolution proches de la limite de diffraction. Cependant la correction n'est souvent que partielle, en particulier parce que la bande passante des systemes d'optique adaptative est reduite par un retard temporel dans la boucle d'asservissement et parce que les mesures de la phase turbulente servant a piloter l'instrument de correction sont bruitees. L'objet de cette these est l'etude d'une commande spatio-temporelle d'un systeme d'optique adaptative adaptee aux conditions de turbulence atmospherique et de bruit de mesure, et permettant de compenser le retard temporel. Je synthetise une commande predictive lineaire et modale qui minimise l'erreur quadratique moyenne de la phase residuelle des images corrigees. La minimisation est realisee a l'aide d'un algorithme des moindres carres modifie. Le predicteur ainsi determine est tel que sa fonction de transfert est la plus proche possible du rapport signal sur bruit spectral du signal turbulent a corriger. Par des simulations numeriques, je montre qu'il est particulierement interessant d'utiliser ce predicteur lorsque la vitesse du vent dans les couches turbulentes et le rapport signal sur bruit des mesures de la phase turbulente sont eleves. Je montre que le predicteur permet de filtrer les vibrations parasites affectant certains grands telescopes. Les resultats theoriques sont confirmes avec une grande precision par des experiences en laboratoire et a l'observatoire de haute-provence a l'aide du banc d'optique adaptative de l'onera. Afin de m'assurer que des erreurs d'etalonnage, liees a du bruit de mesure et a des desalignements optiques, n'affectent pas les performances prevues du systeme, j'etudie les marges de tolerance de chacune d'entre elles.