Le but de nos recherches en Optique Active (Instrumentation innovante) est l’amélioration des performances des télescopes et instruments au sol et spatiaux afin d’obtenir une qualité d’image maximale. On distinguera trois approches :
– La fabrication optique par polissage sous contraintes, qui permet d’obtenir des surfaces asphériques complexes de très haute qualité,
– L’utilisation de miroirs actifs dans les instruments pour maintenir la forme optimale du front d’onde et utiliser des concepts optiques variables,
– La recherche de nouveaux concepts optiques permettant de minimiser le nombre de surfaces et augmenter le flux transmis.
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Polissage sous contraintes de grands miroirs
Fer de lance du pôle R&D depuis bientôt 40 ans, le polissage sous contraintes permet la réalisation d’optiques asphériques de très haute qualité, exemptes de défauts locaux et hautes fréquences spatiales.
Ce type de surfaces superpolies apporte un important gain dans les instruments d’imagerie à haut contraste et dans la production de masse de surfaces asphériques.
Le pôle R&D est impliqué dans la fabrication de grands miroirs pour le compte des agences internationales (ESO, ESA, STScI …) et réalisera en 2014 un prototype de segment de 1.5 m de diamètre pour le miroir primaire M1 du télescope géant E-ELT de l’ESO.
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Optique Active Spatiale
Les concepts de miroirs actifs sont particulièrement adaptés aux contraintes des futurs observatoires spatiaux, dont les grands miroirs primaires se déformeront selon leur environnement. Des concepts de systèmes de déformation optimisés permettent d’utiliser un minimum d’actionneurs pour corriger uniquement les modes nécessaires à la correction du front d’onde.
En travaillant à la fois sur le nombre d’actionneurs et la géométrie des systèmes de déformation, il existe un design optimal pour chaque configuration d’instrument. De plus, les moyens de mesure de front d’onde doivent être adaptés aux contraintes spatiales ainsi qu’aux besoins spécifiques des satellites en orbite basse.
En collaboration avec l’ONERA, le CNES et THALES Alenia Space, le LAM travaille sur ces développements, aussi bien sur les correcteurs, les analyseurs et l’augmentation en TRL des sous-systèmes d’optique active.
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Miroirs à courbure variable : du VLTI aux ELTs
Depuis 10 ans le pôle R&D fourni les miroirs à courbure variable (VCMs) du VLTI. Installés sur les lignes à retard, ces miroirs actifs permettent de ré-imager en temps réel les pupilles des télescopes dans le laboratoire de recombinaison.
Ces miroirs de 16mm de diamètre se déforment de 400 µm, passant de F/∞ à F/2.5 en fonction de la position des télescopes.Une version de ces miroirs est aujourd’hui adaptée pour des déformations de plus d’1mm permettant la refocalisation des étoiles laser pour les ELTs.
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Asphériques Extrêmes / Instrument Ideal
Remplacer des jeux de lentilles et doublets par une simple paire de miroirs très asphériques, tel est l’enjeu des recherches menées dans le cadre du programme européen OPTICON FP7/ Freeform Active Mirrors Experiment (FAME).
La fabrication de ces surfaces très asphériques (plusieurs mm de déformation) est un réel défi, tout comme leur utilisation.
Ces nouveaux concepts permettront de réduire la complexité, le coût et le poids des futurs instruments tout en maximisant le flux transmis au profit de la science résultante.
