Optique théorique et appliquée
Le banc HOMER
Les éléments d'Homer
L'analyseur de Surface d'Onde (ASO)
L'ASO est un analyseur de type Shack-Hartmann comprenant 7 x 7 sous pupilles. Les systèmes d'OA grand champ réalisent une analyse de la turbulence atmosphérique dans plusieurs directions. Nous devons donc utiliser un ASO pour chacune des directions que nous souhaitons analyser. Pour un souci d'encombrement et de réglage, nous avons choisi d'utiliser un unique ASO grand champ pour l'analyse de surface d'onde. Chaque sous-pupille de l'ASO voit tout le champ et donc toutes les étoiles guides. La zone d'analyse est sélectionnée par le
RTC autour d'une ou plusieurs sources bien définies.
Le module ASO est donc constitué :
- d'une caméra ANDOR iXon DU895LC, de type EMCCD éclairée face avant comportant 1004 x 1002 pixels de 8 microns, fournie par
ANDOR. Elle fonctionne à une cadence maximale de 24 Hz,
- d'une matrice de 7 x 7 micro-lentilles (figure 3).
Figure 1 : Photo de l'ASO grand champ d'HOMER : au fond on voit la caméra, devant dans un support métallique, se trouvent les micro-lentilles. La lentille au premier plan permet la collimation sur les micro-lentilles. La présence de ses étoiles hors champ ne biaisent pas l'analyse puisqu'elle sont hors de la zone.
La caméra ASO
Caractéristiques de la caméra :
- Taille des pixels caméra : 8 microns
- Nombre total de pixels caméra : 1004 x 1002 pixels
- Nombre de pixels utiles caméra : 994 x 994 pixels
La caméra ASO est une caméra de type EMCCD qui permet d'obtenir un bruit très faible. Il existe donc différents modes pour cette caméra : un mode de pré-amplification avec 3 niveaux de gains possibles et un mode avec le gain EMCCD.
Pour le gain de pré-amplification, en l'absence de gain EMCCD, nous avons les valeurs de bruits et de gain suivants :
| Position du gain |
Gain effectif |
Bruit de lecture |
| G = 1x |
4.8 |
32.6 e- |
| G = 2x |
2.9 |
33.3 e- |
| G = 4x |
1.26 |
28.4 e- |
Mesure grand champ avec la caméra
L'analyse de surface d'onde se fait sur le
principe du Shack-Hartmann. La particularité de ce système grand champ vient du fait qu'une micro-lentille voit tout le champ d'analyse et donc plusieurs étoiles guides. Nous utilisons un unique ASO ce qui permet de simplifier la procédure de réglage et de calibration du système. Nous pouvons donc facilement changer la configuration des étoiles guides ainsi que le nombre d'étoiles pour l'analyse.
Nous créons grâce au RTC des ASO numériques dans chacune des directions d'analyse.
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Figure 3 : Haut : exemple d'une image vue par l'ASO grand champ. On distingue les 7x7 sous-pupilles qui voient tout le champ. Bas : Zoom sur une sous-pupille. 5 étoiles ont été allumées mais l'analyse ne se fait que sur 3 de ses étoiles (zone d'analyse entourées par un carré pointillé rose).
Les micro-lentilles
La matrice de micro-lentilles a été choisie pour comporter 7 x 7 sous-pupilles dont la focale permet d'avoir des imagettes échantillonnées à Shannon à la longueur d'onde de la source. Ces caractéristiques ont pu être réalisées avec la technologie ONERA exploitant la différence d'indice entre deux résines moulées.
Caractéristiques :
- Nombre de pixels par sous-pupilles : 142
- Taille des sous-pupilles : 1136 microns
- Focale théorique pour obtenir des imagettes à Shannon à 635 nm : 28.6 mm
- Focale réelle des micro-lentilles : 30 mm
- Taille de la pupille sur les micro-lentilles : 7.9 mm
- Forme des micro-lentilles : carrées
Figure 3 : Photo des micro-lentilles fabriquées pour HOMER
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