Optique adaptative et étoile laser

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Journées de l’Optique du Réseau Optique et Photonique
du 9 au 11 octobre 2007
Optique adaptative et étoile laser
Gérard Rousset
Université Paris 7 - Diderot
LESIA - Observatoire de Paris
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G. Rousset, OA, ROP Giens 11/10/2007
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Plan de la présentation
• Dégradation des images par la turbulence en astronomie
• Optique adaptative et composants clefs
• Performance de l’optique adaptative
• Limitations fondamentales d’une optique adaptative
• Etoiles laser
• Optique adaptative multi-conjuguée
• Conclusion et perspectives

G. Rousset, OA, ROP Giens 11/10/2007
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Image dégradée par la turbulence atmosphérique
Images : limitée par la diffraction dégradée par la turbulence
!
/D
!
/ro

G. Rousset, OA, ROP Giens 11/10/2007
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Ordres de grandeur
Temps de corrélation :
"
o = 0,314 ro/v avec v vitesse transverse moyenne du vent
~ 3 ms à 0,5 !m pour v = 10 m/s (18 ms à 2,2 !m)
Résolution théorique d’un télescope : ! /D
~ 0,01 sec. d’arc pour D = 10 m à ! = 0,5 !m
Limite de résolution imposée par la turbulence :
seeing = ! /ro avec ro diamètre de Fried ( # !
6/5)
~ 1 sec. d’arc pour ro = 10 cm à 0,5 !m (60 cm à 2,2 !m)

G. Rousset, OA, ROP Giens 11/10/2007
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Perturbation de la phase par la turbulence
!
- Après traversée de l'atmosphère,
onde incidente dominée par des fluctuations de phase "
(point source à l'infini, lumière monochromatique)
- Spectre spatial de " en k#113 (Kolmogorov)
les bas ordres, comme le basculement de l'onde, sont prépondérants
- Variance spatial moyenne de " : $"
2
turbulence =1,03 D r
o
( )
53 (rad 2)
pour D%r
o, instrument de faible qualité optique
& 6 !
- Si on corrige les N premiers bas ordres spatiaux de " , la variance devient :
$"
#résiduelle
2%0,3N#56D r
o
( )
53 (rad2)