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Téléphone : 0492073972
 
Durée : 5 mois
Lieu : valrose
Financement : Non garanti
Domaine : Instrumentation
Niveau d’études : Ingénieur PFE

Désignation du projet : Étude et réalisation du premier spectro-interféromètre échelle
Résumé : L’étude détaillée des étoiles (par exemple le Soleil) nécessite d’utiliser un spectrographe avec des caractéristiques assez contradictoires : une très grande résolution spectrale (R>20000) pour discerner les conditions physiques de formation des raies spectrales, ainsi qu’une très grande couverture spectrale (largeur de bande) pour étudier un grand nombre de raies spectrales en simultané. Une solution classique utilisée en astronomie est le montage de spectrographe "Échelle" qui utilise une dispersion en 2D de la lumière à l’aide d’un prisme et d’un réseau utilisé quasiment en incidence rasante, de manière à ranger sur le même détecteur plusieurs ordres de dispersion dans des bandes spectrales adjacentes.

Pour les autres étoiles, il est nécessaire de plus de résoudre le disque de l’étoile lui-même pour pouvoir faire le même type d’étude que sur le Soleil. La plupart des étoiles ont un diamètre de l’ordre du millième de seconde d’arc (contre 30 minutes d’arc pour le Soleil). Aucun télescope au sol ou dans l’espace n’est capable de résoudre de tels objets. Les astronomes utilisent donc ce qui s’appelle l’interférométrie stellaire, qui combine de manière cohérente la lumière collectée par plusieurs télescopes séparés de plusieurs dizaines de mètres. Néanmoins, malgré la qualité des instruments en service aujourd’hui, la bande spectrale accessible à haute résolution spectrale est très limitée, de l’ordre de 10 à 40 nm compte tenu de la nécessité d’échantillonner spatialement les spectres pour la mesure du contraste et de la phase des franges d’interférence. Cette faible couverture spectrale réduit l’intérêt des observations dans les modes à ha ute résolution et nous proposons de combiner le concept échelle et les besoins d’échantillonnage spatial.

Nous proposons avec ce sujet de stage de démontrer pour la première fois la faisabilité du couplage de ces deux concepts. Cette démonstration est prévue en laboratoire dans le cadre d’un banc de test où une pupille interférométrique organisée linéairement alimentera l’entrée d’un montage Echelle où une optique d’anamorphose devra permettre l’échantillonnage correct des franges d’interférences dans le spectre dispersé. Le travail consistera en premier lieu en une étude optique pour spécifier le matériel nécessaire à la mise en place d’un banc de tests et prenant en compte les éléments existant déjà au laboratoire. Le logiciel ZEMAX sera utilisé pour cette première étape, notamment pour le design du spectrographe Echelle avec anamorphose. L’étude portera également sur le tolérancement du montage et les performances en résolution, largeur de bande spectrale et transmission. Une optimisation du montage devra être faite compte tenu du nombre d e pixels disponibles sur le détecteur, du nombre de sous pupilles considérées et de la largeur spectrale souhaitée.

Dans un deuxième temps, le banc lui-même sera monté et aligné. La principale caractérisation consistera à démontrer la mesure des visibilités complexes dans les différents ordres d’interférence, l’influence des différences de marche résiduelle, le possible raccordement des différents ordres et le comportement de l’interféromètre vis à vis des effets de polarisation au sein du spectrographe Echelle.

Ces études se placent en amont de la réalisation de futurs instruments spectro-interférométriques dans le domaine du visible sur les interféromètres CHARA et VLTI. Ce sujet pourra se poursuivre en thèse.