Etude d'un analyseur de surface d'onde haute sensibilité pour l'optique adaptative extrême

A high sensitivity wavefront sensor for extreme adaptive optics

• Auteur / Autrice : Christophe Clergeon
• Direction : Olivier Guyon, Eric Gendron, Gérard Rousset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Guyon, Eric Gendron, Gérard Rousset

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes de surface

Astronomie -- Instruments

Optique adaptative

Résumé

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.

Modern coronographs offer the means to take full advantage of angular resolution provided by 8 to 10 meters class telescopes, allowing the exploration at high contrast of the inner parts of nearby planetary systems. A precursor of such a system is the Subaru Coronographic Extreme Ao project to which I contributed during the last 3 years. SCExAO uses advanced coronographic techniques for high contrast imaging of exoplanets and disks as close as λ [lambda minuscule]/D from the host star. In addition to unusual optics, achieving high contrast at this small angular separation requires a wavefront sensing and control architecture, which is optimised for exquisite control and calibration of low order aberrations. To complement the current near-IR wavefront control system driving a single MEMS type deformable mirror mounted on a tip-tilt mount, my mission during my Phd was to develop the SCExAO visible high order and high sensitivity wavefront sensor. To fulfil this high order and high sensitivity wavefront sensor. To fulfil this chalenging and exciting task, two WFS have been developed : - a non-modulated pyramid WFS which is a sensitivity improvement over modulated pyramid systems now used in high performance astronomical AO, - a non-linear WFS which is expected to improve significantly the achieved sensitivity of low order aberrations measurements. After a description of the SCExAO visible WFS channel that I developed during the last three years, including a first description of SCExAO first non-linear curvature WFS design, I will present the encouraging results of the first non-modulated pyramid WFS achieved in laboratory and during its first light at the Subaru telescope in december 2013.