Miroirs Thermiquement Déformables : un nouveau schéma d’Optique Adaptative pour les Interféromètres Gravitationnels Avancés

Thermally Deformable Mirrors : a new Adaptive Optics scheme for Advanced Gravitational Wave Interferometers

• Auteur / Autrice : Marie Kasprzack
• Direction : Fabien Cavalier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 26/09/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Noyaux, Cosmos (Paris ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'accélérateur linéaire (Orsay, Essonne ; 1969-2019)
• Jury : Président / Présidente : Achille Stocchi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabien Cavalier, Achille Stocchi, Frédéric Druon, Rana Adhikari, Jean-Yves Vinet, Jules Gascon, Richard Day
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Druon, Rana Adhikari

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faisceaux laser

Interféromètres

Optique adaptative

Ondes gravitationnelles

Mots clés libres

VIRGO

Rayonnement gravitationnel

Interférométrie

Optique Adaptative

Aberrations optiques

Effets thermiques

VIRGO

Gravitational Waves

Interferometry

Adaptive Optics

Optical aberrations

Thermal effects

Résumé

L’objectif de la thèse est de développer une nouvelle technique d’optique adaptive pour les interferomètres gravitationels avancés, basée sur un nouveau type de miroir pour le faisceau d’injection de l’interferomètre. Le miroir déformable, basé sur une actuation thermique, doit etre un outil compatible ultra-vide, qui fonctionne sans bruit électronique ou mécanique, bon marché et permettre la correction des modes d’ordre supérieurs afin d’améliorer le matching des faisceaux de haute puissance dans les cavités laser du détecteur sous ultra-vide. Un montage experimental de caractérisation du miroir déformable a été mis en place afin d’effectuer les tests de validation du premier prototype sous air. L’élaboration d’une procédure de caractérisation des propriétés du miroir et d’une boucle de controle a permis de développer une approche efficace pour déterminer les possibilités et les limites du miroir. Nous avons ainsi pu faire la démonstration de sa capacite a corriger les aberrations de phase d’un faisceau laser infrarouge a différentes fréquences spatiales. Nous avons également démontré que le miroir vérifie les performances de stabilité, de reproductibilité et de linearité attendues. Nous avons ensuite validé l’amélioration du mode matching d’un faisceau laser sur une cavité de réference par le miroir thermiquement déformable

In this thesis we develop a new technique of adaptive optics for the Advanced Gravitational Interferometers, based on a new type of deformable mirror for the injection beam of the interferometer. This deformable mirror, based on a thermal actuation, has to be a high vacuum compatible and low-cost device, that is working without any electronic or mechanic noise. It has to allow the correction of high order modes to improve the matching of high power laser beams in the interferometer.An experimental setup has been made to characterize the first prototype on air. An efficient process and a control loop have allowed to determine the possibilities and limits of the device. We have demonstrated its ability to correct high order modes of an infrared laser beam. Afterwards, we have validated the improvement of mode matching into a fixed cavity.