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Révélateur d'aberrations

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Analyse d'un faisceau lumineux par interférométrie à décalage multilatéral, présentant un défaut d'aberration sphérique

Cette image a été obtenue à partir d'un interféromètre à décalage quadri-latéral¹, pour l'analyse d'un faisceau présentant un défaut très connu des opticiens, à savoir l'aberration sphérique.

L'aberration sphérique est caractéristique de l'utilisation d'un miroir sphérique, aisé à réaliser, en lieu et place d'une parabole, pour observer une source à l'infini. Elle est donc décrite et étudiée depuis le XIème siècle par les savants arabes, Ibn Sahl en particulier.

Cet interféromètre, inventé à l'Onera, est  actuellement utilisé pour le contrôle des lasers hyper-intenses² et a régulièrement contribué au franchissement de frontières de puissance depuis l'an 2000. Ainsi, il est installé sur des chaînes laser :

• au Luli [Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses] de l'Ecole Polytechnique à Palaiseau
• au Cuos [Center for Ultrafast Optical Science], Univ. of Michigan, US
• au Lawrence Livermore National Lab, Univ. of California, US
• au Rutherford Lab, UK
• dans une dizaine de pays à travers le monde

L'analyse de l'interférogramme se fait par une analyse harmonique (technique de Fourier) qui permet de référencer le décalage de chacune des taches par rapport à une position d'origine (faisceau parfait). Compte tenu de l'amplitude très conséquente de l'aberration analysée ici, le maillage est particulièrement déformé, ce qui lui donne ce caractère abstrait, à la Vasarely.

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Interférogramme d'un faisceau lumineux sans défaut d'aberration

Images : société Phasics [www.phasics.com]

Texte : Jérôme Primot, chercheur au département d'Optique théorique et appliquée de l'Onera

Lexique

1. Interféromètre à Décalage Quadri-Latéral
   Instrument d'analyse optique récemment développé par l’Onera. Son principe, proposé en 2000, est basé sur l’utilisation de quatre répliques de l’onde lumineuse à analyser, décalées et légèrement inclinées, de l’onde incidente. La figure d’intensité générée par l’interférence de ces quatre répliques est simplement composée de taches brillantes disposées selon un maillage cartésien. Si la phase de l’onde répliquée n’est pas plane, l’interférogramme subira alors des déformations qui pourront être étudiées pour obtenir les dérivées de la surface d’onde incidente. Les dérivées ainsi obtenues pourront alors être numériquement combinées afin de reconstruire la surface d’onde analysée. 
   A quoi ça sert ?
2. Laser hyper-intense
   Un laser hyper-intense est une source laser impulsionnelle qui permet de fournir des puissances très importantes (du Gigawatt au Petawatt³), souvent utilisée pour la métrologie ou l'analyse de la matière. [Les pointeurs stylo laser ont des puissance de l'ordre du mW]
3. Giga, Peta
   Giga=10⁹ soit un milliard, Peta=10¹⁵ soit un million de milliard

Mis à jour le 17 janvier 2007 - © ONERA 2009 - Crédits et conditions d'utilisation