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06.07.2015 - Optique

RAPID, un détecteur infrarouge révolutionnaire, co-développé par l’ONERA

Entre 2009 et 2014, l’ONERA a développé la caméra RAPID, un nouveau détecteur infrarouge, en collaboration avec le Laboratoire d’électronique et de technologie de l’information du CEA (CEA/LETI), l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG), le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) et la société Sofradir.

Le développement de RAPID a été financé par le Fond Unique Interministériel du gouvernement français et par le Labex Focus pour son installation à l’observatoire de Paranal au Chili.

RAPID
Caméra RAPID, installée sur l’instrument interférométrique « PIONIER » du Very Large Telescope.

La caméra RAPID a été validée en laboratoire à l’ONERA, qui en a créé l'électronique haute performance et réalisé avec ce détecteur un analyseur de front d'onde  Shack-Hartmann (instrument qui mesure la déformation du front d'onde, ou phase d'un faisceau optique) large bande visible-infrarouge, en le qualifiant dans une boucle d'optique adaptative.

Elle a été ensuite testée avec succès en 2014 par l’IPAG sur l’instrument PIONIER (Precision Integrated Optics Near-infrared Imaging), un instrument interférométrique qui met en phase et recombine les faisceaux de deux télescopes du Very Large Telescope au mont Paranal au Chili (ESO), pour en augmenter le potentiel de détection astronomique. But de ce test ? Corriger les effets de la turbulence atmosphérique et détecter des objets de faible luminosité avec un faible niveau de bruit. Une épreuve que RAPID a parfaitement réussie.

Quel est l’avantage de ce détecteur infrarouge ?
Il est capable de fournir jusqu’à 1500 images par seconde, et fonctionne en environnement très faiblement lumineux grâce à un effet de multiplication des électrons qui constituent le signal.

En quoi réside le principe de l’extrême sensibilité de RAPID ?
Il est basé sur l’effet d’avalanche : chaque photon capté par le détecteur est converti en un électron initial qui entraîne ensuite une multitude d’autres électrons, ce qui génère un signal élevé et facilite sa détection. Une multiplication quasi parfaite, avec un bruit associé très faible.

Quels sont ses domaines d’application ?
RAPID ne s’applique pas seulement à l’astronomie : ses performances uniques en font un atout indéniable pour d’autres domaines de recherche, comme la défense ou le biomédical.

Et demain ?
L’ONERA travaille déjà sur un projet de caméra optimisée pour une nouvelle génération d’analyseur de surface d’onde. Une campagne d’essai devrait avoir lieu l’an prochain au Keck Observatory à Hawaï, pour tester cet analyseur de front d’onde équipé de RAPID sur un télescope de 10 mètres de diamètre.

RAPID, une affaire à suivre !!

Caméra RAPID dans les laboratoires de l'ONERA
RAPID en cryostat machine pour analyseur de front d'onde
RAPID en cryostat machine pour analyseur de front d'onde

Détecteur RAPID en cryostat de laboratoire à bain d’azote
Détecteur RAPID en cryostat de laboratoire à bain d’azote


Expulsion bouchon champagne avec caméra RAPID par onera