Optique théorique et appliquée
Le banc HOMER
Etapes de l'intégration et résultats
Premiers résultats expérimentaux obtenus en GLAO-OAMC (juin 2008)
Nous présentons ici les premiers résultats expérimentaux obtenus sur le banc HOMER. La boucle a été fermée en OA (figure 2), GLAO [1] (figure 3) et OAMC (figure 4) avec une commande classique de type intégrateur. Le champ observé et corrigé est de 280 x 301 lambda/D. La turbulence est placée aux altitudes de conjugaison des miroirs déformables, puisque les miroirs eux-mêmes génèrent la turbulence grâce à l'application de tensions qui déforment les miroirs suivant une phase turbulente bien définie. La première couche turbulente est située dans la pupille du télescope et la seconde couche est située à l'altitude de conjugaison du second miroir. Les découvrements pupillaires, rapport de alpha x h/D, sont de l'ordre de 0,3. La répartition du Cn2 est de 50% dans chacune des couches turbulentes et le D/r0 vaut 7. Le rapport de Strehl (SR) est le critère qui nous permet de qualifier la qualité de l'image dans la suite de notre étude.
Le GLAO est un système de multi-analyse et mono-correction très simple. On analyse l'information venue de plusieurs étoiles guides, on moyenne ces mesures puis on applique une correction moyenne à l'aide du miroir déformable conjugué de la pupille du système. Cette technique permet de corriger notamment la couche basse altitude, qui contribue beaucoup à la dégradation des performances.
Figure 1 : Image longue pose en boucle ouverte avec la turbulence dans le champ
Figure 2 : Image longue pose en boucle fermée en OA classique avec une commande intégrateur. La direction d'analyse et de correction est celle entourée en vert. On observe le phénomène d'anisoplénatisme qui provoque une dégradation des performances hors axe.
Figure 3 : Image longue pose d'une boucle fermée avec une commande de type GLAO. Les étoiles guides sont entourées en rouge pointillé. La correction est quasi-uniforme dans le champ mais de mauvaise qualité.
Figure 4 : Image longue pose en OAMC [2]. Les étoiles guides sont les mêmes que précédemment. La correction est uniforme dans le champ.
Ces premiers résultats sont très encourageants pour la suite de nos travaux qui prévoient de tester la commande de type LQG [3]. Pour chaque carte, nous avons indiqué le rapport de Strehl correspondant aux étoiles d'intérêt. Nous avons aussi indiqué les étoiles guides et celle de correction pour l'OA.
Nous voyons très bien à travers ces résultats le phénomène d'anisoplanétisme lors de la correction en OA. En effet, nous obtenons un très bon rapport de Strehl au niveau de l'étoile guide, puis les performances se dégradent dans le champ. La commande en GLAO permet de moyenner les mesures prises dans différentes directions mais ne corrige qu'avec un seul miroir. Ainsi, on obtient un SR assez uniforme dans le champ mais faible. Enfin, la commande en OAMC permet de corriger la turbulence en altitude. On obtient alors un SR quasi-uniforme dans le champ et presque aussi bon que dans le cas de l'OA. Ces très bons résultats en terme d'uniformité en OAMC ont été obtenues dans des conditions de turbulence très favorables. Nous avons volontairement choisi de mettre un faible découvrement pupillaire pour cette première approche pour simplifier certains réglages.
[1] GLAO : Ground Layer Adaptive Optics : Système d’OA grand champ comprenant plusieurs ASO et un MD conjugué de la pupille. Il permet de corriger la turbulence en moyenne dans un grand champ. Les performances d’un tel système ne sont pas très élevées mais homogènes dans le champ.
[2] OAMC : Optique Adaptative Multi-Conjuguée : Système d’OA grand champ comprenant plusieurs ASO pour analyser le volume de turbulence et plusieurs MDs pour corriger la turbulence dans un grand champ.
[3] LQG : Linéaire Quadratique Gaussienne : commande par retour d'état reconstruit, obtenu par un filtre de Kalman. En OA sans dynamique miroir, la valeur prédite de la phase turbulente est ainsi issue d'un filtre de Kalman puis simplement projetée sur le(s) miroir(s) déformable(s).
