Synthèse d'ouverture optique pour l'observation à haute résolution du soleil : étude des systèmes de correction de front d'onde et de filtrage spectral de l'instrument

Optical aperture synthesis for high resolution imaging of the sun : study of the wavefront correction systems and of the spectral filtering system

• Auteur / Autrice : Sophie Cladé
• Direction : Luc Damé, Karl-Ludwig Klein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Cophasage

Interférométrie

Spectromètre imageur

Résumé

Pour permettre des images haute résolution sur le Soleil, le projet SOLARNET prévoit un système interféromètrique à trois télescopes. Ainsi tout en limitant poids et encombrement, la résolution spatiale de l'instrument est améliorée si un alignement et un cophasage précis des trois télescopes est maintenu. Un système de filtrage spectral de type double monochromateur est également prévu pour permettre une haute résolution spectrale. Pour valider les principes de l'instrument ainsi que de ses systèmes de correction de front d'onde, un banc optique de démonstration à échelle réduite été monté à l'observatoire de Meudon. Après avoir rappelé les caractéristiques de l'instrument SOLARNET ainsi que la raison de ces choix techniques, je décris dans ce document le banc optique de démonstration ainsi que ses réglages d'alignement. Je détaille alors plus particulièrement le système de correction de pointage de chaque télescope et en étudie les performances à partir de simulations et de tests directs sur le Soleil. Cette étude met en évidence la limitation du niveau de correction du pointage du à une limitation de la rapidité des miroirs. Le système de cophasage est basé sur une mesure interféromètrique en lumière blanche. Des simulations m'ont permis de mieux cerner le fonctionnement du système et de mettre en exergue un risque de biais sur la mesure. Si les tests expérimentaux confirment l'existence de ce biais, il faudra alors envisager un système de correction de phase supplémentaire. Les caractéristiques simulées de ce défaut en fonction des paramètres de la source et de l'instrument forment une première base sur laquelle s'appuyer pour la définition de ce nouveau système.

To reach a high spatial resolution on solar observation, an interferometric system made of three telescopes is proposed. This optical aperture synthesis method let us improve the spatial resolution without being limited by the weight or the size of the instrument. Some pointing and cophasing systems are needed to keep a good image quality. High spectral resolution is reached with a system composed of 2 identical gratings. An optical bench has been installed in the Meudon Observatory to demonstrate the validity of the instrument's technical concepts. In this document, I first introduce the characteristics and the reasons of SOLARNET's technical concepts. In the second part, I present the optical bench and detail the alignment methods and their precisions. The third part is dedicated to the pointing system. I study the closed loop, do some simulations and experimental tests that show that the limited correction is due to the limited speed of the mirror. I then present the cophasing system that uses white light interferometric measurement. Simulation of this system show that there is a possible bias on the measure. If experimental tests confirm this bias, there should be an system to correct it. The results of my simulation give the basis to define this new system. In the last part of the document, I describe the optical study and the optimisation I made on the imaging spectrometric part of the instrument.