Analyse de front d'onde sur étoiles laser pour les extremely large telescopes

par Nicolas Muller

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Gérard Rousset et de Vincent Michau.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    Afin d'étendre la couverture du ciel en Optique Adaptative (OA), des Etoiles Guide Laser (EGL) sont crées artificiellement dans la couche de Sodium de l'atmosphère. Leur utilisation provoque des problèmes spécifiques sur la mesure de front d'onde par l'Analyseur de Surface d'Onde (ASO). Certains deviennent critiques avec le passage aux ELT (Extremely Large Télescopes). L'objectif de cette thèse est d'étudier la spécificité de l'analyse de front d'onde sur EGL pour les ELT, et d'optimiser l'ASO dans ce cadre. Pour cela, une caractérisation des effets d'anisoplanétisme focal différentiel sur la mesure de front d'onde a d'abord été effectuée. En s'appuyant sur un modèle de propagation diffractive, nous avons chiffré l'impact des effets de phase et d'amplitude dans le cas des ELT en prenant en compte l'étape de reconstruction tomographique. Nous avons montré que ces effets étaient d'amplitude faible pour la plupart des applications. Nous avons ensuite proposé un modèle simple pour classer les différentes sources d'erreurs mises en évidence dans la littérature. Après avoir montré que l'ASO Pyramide et l'ASO Shack-Hartmann (SH) avaient des comportements très proches lors de la mesure sur EGL, nous avons évalué ces différentes sources d'erreur en considérant le cas d'un ASO SH. Nous avons étudié en détail l'évaluation des erreurs de non-linéarités de mesure, puis nous avons évalué l'impact des variations de la couche de Sodium. Notre travail intègre l'étape de reconstruction tomographique. Nous avons pu déduire de ces études les paramètres à privilégier dans le dimensionnement de l'ASO, afin d'optimiser la mesure de front d'onde sur EGL pour un ELT.

  • Titre traduit

    Wave front analysis on laser guide stars on extremely large telescopes


  • Résumé

    In order to increase the sky coverage in Adaptive Optics (AO), Laser Guide Stars (LOS) are created in the Sodium layer of the atmosphere. These 3D extended objects induce specific problems on the wave front measurement performed by the Wave Front Sensor (WFS). Some of these problems become critical on the Extremely Large Telescopes (ELTs). The goal of this work is to study the specificity of the wavefront analysis on LGS in the framework of the ELTs, and to optimize the WFS measurement accuracy on such objects. We first studied the characterization of the effects of differential focal anisoplanatism on wave front measurements. Using a diffractive propagation model,i. E. Taking into account the effects of phase and amplitude, we have calculated these effects in the case of ELTs. Considering the stage of tomographic phase reconstruction. We have shown that these effects are actually low in amplitude for most applications. We proposed then a simple model to classify the different sources of errors identified in the literature. After showing that the Pyramid WFS and the Shack-Hartmann (SH) had very similar behaviours with regards to these effects, we assessed the différent error terms in the decomposition, considering the case of a SH WFS. We studied in detail the evaluation of the non-linearity error and the sensor noise error. Then we evaluated the impact of the Sodium layer variations, considering analytical profiles as well as real data. We considered also here the stage of tomographic reconstruction. Finally, we managed to deduce from this study the parameters of the WFS to be favored when optimizing the wavefront analysis on LGS, in the case of ELTs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (193 p. )
  • Annexes : Bibliogr. p.185-193

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  • Cote : TS (2011) 144
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  • Cote : (043) MUL

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