Simulations

L’équipe mène des travaux de modélisation numérique en Optique Adaptative (OA), développés au sein du Problem-Solving Environment (PSE) Code for Adaptive Optics Systems (CAOS) et de son package scientifique éponyme, le Software Package CAOS. Cet outil a récemment bénéficié d’une refonte substantielle, incluant la modélisation de systèmes d’OA grand champ multi-références et multiconjugués, un analyseur de surface d’onde (ASO) idéal et une loi de commande sous forme de représentation d’état (Carbillet et al. 2016). Les études menées ont concerné la mise en correspondance avec le code semi-analytique PAOLA (Carbillet & Jolissaint 2012), le miroir M4 de type « secondaire adaptatif » de l’E-ELT (Carbillet et al. 2012), le dimensionnement d’un système d’OA pour le SALT Sud-Africain (Catala et al. 2012). Le PSE CAOS intègre également des outils pour la déconvolution d’images post-OA via le développement du Software Package AIRY (La Camera et al. 2012, 2016). La première application d’un algorithme de super résolution à des données VLT/NACO a ainsi été effectuée (Carbillet et al. 2013), deux variantes de déconvolution aveugle avec contrainte de Strehl ont été implémentées (Carbillet et al. 2014) et un algorithme de déconvolution haute dynamique a été proposé (Benfenati et al. 2016).

 

Instruments

Dans le cadre de nos activités d’imagerie post-OA dans le cas de correction partielle, particulièrement pertinente pour l’OA à grand champ, dans le visible et/ou à l’aide d’une étoile laser, nous testons des méthodes basées sur des techniques d’imagerie avancées à court temps de pose. Ceci s’inscrit  dans le cadre de l’instrument HiPIC (Haute résolution angulaire dans le visible et le Proche-Infrarouge à Calern)  d’imagerie rapide visible/proche infrarouge, développé à C2PU (Centre Pédagogique Planète et Univers) et destiné à profiter du système d’OA CIAO (Calern Imaging Adaptive Observatory, Shack-Hartmann 10x10, miroir ALPAO, architecture Real Time Computer basé sur Subaru/SCExAO), système en cours d'intégration et pour lequel nous  avons obtenu les premières évaluations de performance en mode OA standard.

L’équipe participe aussi à l’instrument d’optique adaptative grand champ imaka par le biais d'une collaboration avec l’Institute for Astronomy de l’Université d’Hawaï. Ce prototype doté d'un champ de 24' (champ scientifique 10') a vu sa première lumière au télescope de 2,2m de l'Université d'Hawaï sur Mauna Kea fin 2016 et produit des images de 0,3" dans le domaine visible. Il est notamment utilisé pour étudier les performances en fonction des conditions atmosphériques, et de nouvelles techniques de mesure du profil de turbulence et de sa fonction de structure ont été développées dans ce but.

 

Contrôle

In fine, du point de vue de l’automatique, les instruments d’optique sont des systèmes dynamiques multi-variables soumis à des entrées de perturbation (turbulence atmosphérique, vibrations, etc.) et des incertitudes (retards, non-linéarités isolées) qui peuvent être convenablement prises en compte par des méthodes de commande robuste (synthèse Linear Quadratic Gaussian, LQG, ou H∞, voir Folcher et al. 2013). Cette activité inclut le rejet des vibrations, la prise en compte des saturations des miroirs de basculement (Folcher et al. 2013), ainsi que le pilotage haute-performance de télescopes. Nous avons également proposé un schéma de commande robuste pour le suivi de franges en interférométrie optique, une question critique s’il en est pour les interféromètres modernes au sol (Folcher et al. 2014).

 

Calibrations, métrologie, stabilité instrumentale

La qualification du site du Dôme C a été complétée notamment en développant une copie de PBL adapté afin d’affronter les difficiles conditions de l'hiver antarctique, produisant de nombreux résultats (e.g. Ziad et al. 2013). Une étude prospective pour un système AO grand champ épousant au mieux les caractéristiques atmosphériques particulières du Dôme C a été finalisée (Carbillet et al. 2017). Ces résultats permettent d'entrevoir des applications d'optique adaptatives concrètes en Antarcique avec comme site privilégié d'expérimentation la base Concordia au Dôme C. Il est notamment question d'améliorer le photomètre ASTEP (caractérisation de transits exoplanétaires) et de lui adjoindre un système de correction adaptative (simple tip-tilt ou correction "ground layer" grand champ de bas ordre). Des collaborations à but R&D technologique sur les composants d'OA sont actuellement en train de se développer dans ce sens (astronomie en Antarctique), mais pourront bénéficier à l'ensemble des instruments où la compacité et la versatilité est essentielle, par ex. les stations d'observation autonomes, dont un prototype est actuellement en développement à l'OCA.

 

Contacts:

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