Modal Filtering and Large Telescopes Recombination. Contributions to the FLUOR Instrument.
Filtrage Modal et Recombinaison de Grands Télescopes. Contributions à l'Instrument FLUOR
Résumé
Single-mode optical fibers bring a solution to the filtering of wavefront defects and to calibration on the visibilities in stellar interferometry. The recombination instrument FLUOR (Fiber Linked Unit for Optical Recombination), set on the IOTA interferometer in Arizona, is based on this concept. Ground-based large interferometers currently in the design stage will combine single-mode optical fibers and adaptive optics to provide maximum precision and sensitivity. The interfacing of these systems of Adaptive Optics with optical fibers was studied. Analytical laws of dimensioning and prediction of the performances was derived and were confirmed by computer simulations. A qualitative comparison between the spatial filtering provided by a single-mode optical fiber and by a pinhole makes it possible to conclude on the superiority of the first method within the framework of an interferometric use. Limitations in rate of acquisition reduced the possibilities of the instrument FLUOR. A fast system of sweeping of the optical path difference was established in order to better sample the transfer function and to decrease the statistical error on the estimate of the visibilities. Simultaneously with these technical improvements, the former version of the instrument was used for scientific observations. Series of measurements were carried out on pulsating stars. The visibilities are estimated with a precision better than the percent and allow a comparison with the theoretical models representing these objects.
Les fibres optiques monomodes apportent une solution au filtrage spatial des défauts du front d'onde et à l'étalonnage des visibilités en interférométrie stellaire. L'instrument de recombinaison FLUOR (Fiber Linked Unit for Optical Recombination), installé sur l'interféromètre IOTA en Arizona, est fondé sur ce principe. De grands interféromètres au sol actuellement en projet utiliseront des fibres optiques monomodes et des systèmes d'Optique Adaptative afin de garantir de meilleures précisions et une meilleure sensibilité. L'interfaçage de ces systèmes d'Optique Adaptative avec des fibres optiques a été étudié. Des lois analytiques de dimensionnement et de prédiction des performances ont été dérivées et confirmées par des simulations numériques. Une comparaison qualitative entre le filtrage spatial opéré par une fibre monomode et celui opéré par un trou permet de conclure sur la supériorité de la première méthode dans le cadre d'une utilisation interférométrique. Des limitations en cadence d'acquisition réduisaient les possibilités de l'instrument FLUOR. Un système de balayage rapide de la différence de marche a été implanté afin de mieux échantillonner la fonction de transfert et de diminuer l'erreur statistique sur l'estimation des visibilités. En parallèle à ces améliorations techniques, la version antérieure de l'instrument a été utilisée pour des observations scientifiques. Des campagnes de mesures ont été menées sur des étoiles pulsantes. Les visibilités sont estimées avec une précision meilleure que le pourcent et permettent une comparaison aux modèles théoriques représentant ces objets.