Etude et développement d'un déphaseur achromatique pour l'interférométrie en frange noire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Study and development of an achromatic phase shifter for nulling interferometry

Etude et développement d'un déphaseur achromatique pour l'interférométrie en frange noire

Frank Brachet
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 832735

Résumé

The Darwin mission is a project of the European Space Agency that should allow around 2015 the search for extrasolar planets and a spectral analysis of their atmospheres to detect gases and particularly tracers of life. The basic concept of the instrument is a Bracewell nulling interferometer. It allows the high angular resolution and high dynamic range necessary to cancel the light coming from the star to keep the planetary one.

The Darwin mission technological keypoints require preliminary laboratory experiments to validate each element before any space application. Among these, the Pi achromatic phase shifter included in the interferometer to cancel the starlight has to be achromatic in the whole Darwin spectral band from 6 to 18 microns. There are many solutions to create this phase shift. This work presents the study and development of one of these techniques based on dispersive prisms and tested on the polychromatic test bench SYNAPSE.

After an introduction of Darwin stakes, both from an exoplanetological and exobiological point of view, we introduce different achromatic phase shifter techniques. The concept based on prismatic dispersive plates is then detailed, along with the development of the SYNAPSE test bench working in near infrared. We finally show that this bench allowed to maintain rejection ratio better than 4 000 (corresponding to a 2,5.10-4 stellar leaks level) in the whole K band (from 2 to 2,5 microns) during several minutes. These results also show that more than the absolute rejection ratio needed in the whole Darwin spectral band, their stability will be the real stake during observations.
La mission Darwin de l'Agence Spatiale Européenne, envisagée à l'horizon 2015, est destinée à l'étude de planètes extrasolaires géantes et telluriques autour d'étoiles proches, pour analyser leurs atmosphères et y détecter d'éventuelles bio-signatures. Le principe proposé pour cette mission est celui de l'interférométrie en frange noire, basée sur le coronographe interférentiel de Bracewell, pour annuler le flux de l'étoile et rendre visible les planètes en orbite autour de celle-ci.

Les difficultés technologiques de Darwin exigent, avant une application spatiale, la validation de chaque élément de l'instrument, lors d'expériences préparatoires en laboratoire. Parmi ces difficultés, le déphaseur de Pi, introduit dans l'interféromètre pour annuler le flux de l'étoile, doit être achromatique dans la bande d'observation (6-18 microns). Il existe plusieurs façons de créer ce déphasage achromatique. Cette thèse présente l'étude et le développement de l'une de ces techniques, basée sur des prismes dispersifs, et testée sur le banc SYNAPSE.

Après une présentation des enjeux planétologiques et exobiologiques de Darwin, nous introduisons les différentes techniques de déphasage achromatique. Le concept à base de lames dispersives prismatiques est détaillé, ainsi que les étapes de développement du banc SYNAPSE, fonctionnant en proche infrarouge. Nous montrons enfin que ce banc a permis de maintenir un taux de réjection de 4 000 (soit des fuites stellaires de 2,5.10-4) sur l'ensemble de la bande K (2-2,5 microns) durant plusieurs minutes. Ces résultats montrent également que, bien plus que le niveau absolu de réjection, l'enjeu réside dans sa stabilité durant les observations.
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Dates et versions

tel-00011990 , version 1 (20-03-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011990 , version 1

Citer

Frank Brachet. Etude et développement d'un déphaseur achromatique pour l'interférométrie en frange noire. Astrophysique [astro-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011990⟩
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