Etude expérimentale d'antennes synthétiques utilisant des fibres en silice : Stabilisation d'un réseau d'antennes en réception : Contrôle interférométrique du pointé d'un système en émission

par Jérôme Sagne

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Optique

Sous la direction de François Reynaud.

Soutenue en 2004

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    L’utilisation de dispositifs de synthèse d’ouverture présente des avantages indéniables autant pour réaliser des systèmes récepteurs que pour réaliser des systèmes émetteurs à haute résolution angulaire. Dans ce type d’instruments, les chemins optiques des différents bras interférométriques du réseau doivent être contrôlés avec une grande précision afin que le dispositif puisse fonctionner en mode cohérent. Ce manuscrit présente la mise en oeuvre en laboratoire de deux dispositifs de synthèse d’ouverture dont la finalité est d’être utilisée en réception pour le premier et en émission pour le second. La première étude a consisté à étudier et à mettre en place expérimentalement un dispositif de métrologie externe d’une antenne synthétique destinée à l’observation d’objets stellaires. Ce projet se place dans le cadre d’un instrument spatialisable et met à profit les techniques fibrées disponibles au laboratoire. Cette étude est particulièrement focalisée sur le contrôle de la différence de marche entre la source et le foyer des télescopes. Cette fonction est assurée entre autre à l’aide d’un asservissement de la position des différentes ouvertures du dispositif dans le plan d’onde de l’objet observé en utilisant une méthode interférométrique. Le dispositif expérimental de laboratoire constitué de 2 télescopes séparés de 2,5 mètres a permis d’obtenir des franges d’interférence avec des contrastes variant entre 85 %et 92 %. Le principe de positionnement des ouvertures dans le plan d’onde de la source scientifique a été validé expérimentalement dans cette étude. La seconde partie du travail a consisté à réaliser l’étude théorique et la mise en oeuvre expérimentale d’un dispositif émetteur (Antenne Synthétique) constitué d’un réseau de lentilles alimentées par des fibres optiques. Un réseau de deux lentilles a été mis en place et a permis dans un premier temps de démontrer expérimentalement la possibilité de réaliser un pointage précis, sur une plage de 138 μrad par un contrôle précis du tilt et du piston de chaque onde élémentaire. Dans un second temps l’obtention d’un signal d’erreur destiné à l’asservissement du chemin optique, sur les différents bras de l’antenne, a été réalisé. Les résultats obtenus montrent que les fluctuations résiduelles de différences de marche resteraient inférieures à λ/32 en boucle ouverte ce qui est inférieure à λ/24 erreur à partir de laquelle nous pouvons constater une dégradation notable de la figure de diffraction de l’antenne

  • Titre traduit

    Experimental study of synthesize antenna using silica fibres : Stabilization of a receiving antenna array : Interferometric control of transmitting device pointing


  • Résumé

    The use of synthesize aperture setup offers undeniable advantages moreover for realizing high angular resolution receiving as for transmitting setup. In this kind of instrument, the optical path on the different interferometric arms of the array must be controlled with high accuracy in order to allow the setup to work in coherent mode. This manuscript presents the laboratory implementation of two synthesize aperture setup which the goal is to be used; as a receiver for the first and as a transmitter for the second. The first study has consisting in implementing an external metrology setup of a synthesize antenna destined to observed stellar objects. This project takes place within the framework of a spatial instrument using fibred technique available in our laboratory. This study is particularly focused on the control of the path difference between the source and the telescope focus. This function is achieved among other by the servo control of the position of the different aperture of the setup in the wave plane of the observed object by using an interferometric method. The experimental setup composed of two apertures spaced of two meters allows obtaining interference fringes with contrasts varying between 85% and 92 %. The principle of positioning of the apertures in the wave plane of the scientific source has been validated in this study. The second study has consisting in realizing a transmitting synthesize antenna composed of a lenses array fed by optical fibre. In a first time, a two lenses array has been experimentally implemented and has shown the possibility to realize the pointing of the antenna with several steps in a range of 138 μ rad. In a second time, an error signal destined to servo control the optical path difference between the two arms of the antenna has been obtained. The results on the error signal shows that the optical path residual fluctuation will stay lower than λ/32 in the case of open loop. This fluctuation stays lower than λ/24 error from which we can notice a notable deterioration of the diffraction pattern of the antenna

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Informations

  • Détails : 173 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 165-173

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
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