Petite Histoire de l`Optique adaptative
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L’optique adaptative, un panorama en pleine mutation Samuel Bucourt, Imagine Optic L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? La petite histoire de l’optique adaptative Les acteurs, les marchés Le futur de l’optique adaptative • Founded in dec 96 • Located in Orsay, 25 km SW of Paris Membre de la SFO le syndicat professionnel de l’optique photonique • 20 independant share holders •Samuel BUCOURT – Xavier LEVECQ •Pierre-Gilles de GENNES, Nobel prize 1991 • Sales in 2008 ≈ 2,7 M • Employees: 23 • Offices in Barcelona, Boston • New: Imagine Optic is now in Bordeaux! (July 09) • Subsidiary in San Francisco (oct 2009) and since 1st nov 2003 … L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde (Wiki) En astronomie, l'optique active désigne la technologie qui consiste à déformer un miroir réflecteur à fin d'optimiser sa qualité d'image On parle aussi de dynamic optics, smart optics, flexible optics C’est le contrôle dynamique de la qualité optique d’un système (imagerie, laser, condenseur, etc…) L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? Site web Observatoire de Paris L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? Focus Point before … … and after optimisation by active loop L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? La finalité: • corriger des aberrations, optimiser une image • optimiser la focalisation d’un faisceau • compenser dynamiquement une défocalisation Les composants: • les analyseurs de front d’onde, de phase • les calculateurs • les miroirs déformables (piezo, moems, mécanique etc…) • les SLM • les lentilles liquides • l’optique couplée à la mécatronique… L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? ISAAC du VLT (sans optique adaptative) et avec NAOS/CONICA Site web de l’Observatoire de Paris L’optique adaptative, qu’est-ce que c’est? La mesure de front d’onde principle perfect collimated beam Shack-Hartmann grating CCD aberrated wavefront dx, dy « aberrated » spot reference spot Principle Wavefront to measure θ CCD Array ∆x f’ Current performances Absolute accuracy: λ/100 rms Tilt sensitivity: <1µrad tan(θ θ)=x / f’ Wavelets Measurement dynamic: (direct measurement) lenslet array 800 λ (e.g.:f/3) Advantages of our technology • High dynamic and high accuracy • the best compromise! hundred of λ, λ/100 accurate! • Absolute measurement • all the systems are factory calibrated • Easy to use and real time • thank to the high dynamic and to the absolute mode, use it in any set-up • Large wavelenght range • use your own wavelenght and change it if you need! • And vs interferometry • compact and robust • non sensible to vibration and atmosphere distorsion How to dimension a Shack-Hartmann Measureme nt error Gain Spot size « Square » Microlenses « tilted Square » Microlenses Square and tilted spot Conclusions Tilted Square Concept Accuracy Improvement HASO HP Spatial Resolution improvement HASO HR Increasing Wavelength range HASO WSR La petite histoire… Babcock (1953) propose une technique pour compenser les perturbations atmosphériques Tout d'abord développée dans les années 1970 pour des besoins militaires de focalisation de faisceaux laser Labeyrie (1970) propose d’utiliser l’interférométrie à tavelure pour reconstruire l’image de l’objet à partir des images dégradées par la turbulence Le premier système d’optique adaptative capable de corriger une image à deux dimensions est construit à Itek par Hardy et son équipe (Hardy et al., 1977) La petite histoire… L’université d’Hawaï développe à la fin des années quatre-vingt un système d’optique adaptative basé sur la mesure de la courbure du front d’onde. La création des miroirs déformables de type bimorphe y est associée (voir Roddier, 1988; Roddier & Roddier, 1991). 1990 – 1996: projets COME-ON, COME-ON PLUS et ADONIS (ESO, ONERA, ODP). COME-ON PLUS placé sur le télescope de la Silla au Chili en 1994 (Rousset et al, 1994). Les premiers résultats de PUEO du Télescope Canada France Hawaï (collaboration entre le Dominion Astrophysical Observatory (DAO, Canada), CILAS, l’Obs. de Paris-Meudon et l’Université d’Hawaï) sont publiés en 1994 (par exemple De Robertis, 1994) La petite histoire… 1995/1996: premiers analyseurs de front d’onde « métrologiques » (Wavefront Sciences, Imagine Optic) 1999: démonstration d’une boucle d’optique adaptative très haute précision sans étoile de référence par Imagine Optic et Cilas (Jagourel, 1999) 2002-2003: première mesure de front d’onde sur rayonnement synchrotron (Imagine Optic – SOLEIL)) et première boucle dans les X mous 2006: l’optique adaptative est introduite sur un microscope (Thorlabs, BMM) 2008: l’optique adaptative est utilisée dans un système d’imagerie rétinienne (Imagine Eyes) La petite histoire… Il y a aussi l’histoire naturelle de l’optique adaptative… L’œil et le cerveau, l’optique adaptative la plus répandue au monde … et la préhistoire de l’optique adaptative: Correction de la presbytie par déformation de la cornée, chez les romains Les acteurs, les marchés… Fabricants d’analyseurs de front d’onde: • Imagine Optic, Phasics, Cordouan (CEA), Sofradir (ONERA), Phaseview • Optocraft, SpotOptics, Wavefront Sciences, Spiricon, AOA Inc Fabricants de miroirs déformables • Cilas, Sagem, SESO, ISP Aquitaine, Imagine Eyes, Alpao • OKO, Xinetics, Night N, AgileOptics, Boston MicroMachine Fabricants de composants actifs • Varioptic, Thales TRT • Hamamatsu, HoloEyes, Texas Instrument Fabricants de calculateurs • Cilas, Shakti • Adaptive Optics Associates Les acteurs, les marchés… Répartition des acteurs industriels dans le monde (nbre d’entreprises) USA France UK Allemagne Italie Japon reste du M Les acteurs, les marchés… La France est l’incontestable leader technologique européen USA et France comparable en terme de savoir-faire quelques stats… « adaptive optics » sur google 1060000 occurrences « adaptive optics » sur freepatentonline 4105 documents dont 1030 depuis le 01/01/2007 dont 510 en 2006, 500 en 2005, 410 en 2004, 350 en 2003, 250 en… Les acteurs, les marchés… Les laser haute puissance/haute énegie • Laser MégaJoule, Alizé, NIF, ORION, LULI • Laser femtosecondes (CELIA, LOA, …) L’astronomie Spatial et défense • imagerie atmosphérique Ophtalmique et bio-imaging • imagerie rétinienne haute résolution • simulateur de vision • imagerie « profonde » en microscopie • pinces optiques Les acteurs, les marchés… Free space telecom • augmentation des distances d’interconnexion Synchrotrons • alignement automatique de ligne de lumière • nanofocalisation Nano/microlithographie • alignement dynamique • compensation des défauts de qualité de polissage Le futur de l’optique adaptative Applications émergentes • synchrotrons • free space telecom • téléphonie mobile • nanolithographie • ophtalmique • microscopie marché scientifique instrumentation télécom grand public marché pro/ semiconducteur marché pro/ médical instrumentation scientifique/biotech Vers une démocratisation • les premières applications « industrielles » Ophtalmique Imagine Eyes Téléphonie portable Varioptic • compacité • prix • performances des composants Le futur de l’optique adaptative Grands projets • Laser de puissance • les très grands télescopes Vers des solutions plus complexes • optique adaptative multiconjuguée astronomie • optique adaptative sur objet étendu • utilisation de plusieurs miroirs déformables Références www.imagine-optic.com www.imagine-eyes.com www.optique-adaptative.fr www.adaptiveoptics.org www.afoptique.org www.sfoptique.org www.salonphoton.fr
