Optical and instrumental validation of IONIC, solution for the beam combination of astronomical interferometers based on planar integrated optics.
Qualification de IONIC, instrument de recombinaison interferometrique base sur des composants d'optique planaire dedie a l'astronomie
Résumé
Astronomical interferometry is an instrumental solution that benefit today by great developments in order to increase the angular resolution for astrophysical observations. However, some difficulties remains in the case of large ground based teslescope arrays, in particular the combination of an important number of telescopes. The work presented here is based on the development of the technologies of integrated optics for the interferometric combination of the telescope beams. I will show that this technology, first developed in the telecommunication field, also responds to astronomical requirements, particularly in terms of operation through wide wavelength ranges. Integrated optics give easy acces to spatial filtering and photometric calibration, two functions that have proved their efficiency for increasing the measurements quality. After the description of astronomical interferometry and its specific instrumental needs, I will present the general concept of planar integrated optics and the available functionalities. The laboratory tests of different beam combiners have led to the identification of key points for the realization of instruments based on this technology. The high contrast levels obtained validate the use of these functions for our astronomical applications. First on-sky fringes on the IOTA interferometer (Arizona, USA) with two telescopes have led to astronomical measurements compatible with previously published results. Thanks to the acquired experience, we have developed a second instrument combining three telescope beams for closure phase measurements. This instrument, under test nowaday, will give access to imaging thanks to the combination of visibilities and phases informations on the observed astrophysical object. Our development are now mature enough to emphasize the use of this technology for complex instrumental projects. This way, integrated optics has been chosen in the study of technological solutions for the IRSI-DARWIN spatial interferometer.
L'interferometrie astronomique est une technique instrumentale en plein essor actuellement, developpee dans le but d'accroitre significativement la resolution angulaire pour les observations astrophysiques. Cependant, la mise en place de cette technique presente encore quelques points durs, notamment la recombinaison d'un grand nombre de telescopes dans le cas des grands reseaux developpes actuellement. Le travail presente dans cette these concerne une nouvelle methode instrumentale de recombinaison des faisceaux, basee sur l'optique integree. Je montre que cette technologie, developpee a l'origine dans le domaine des telecommunications, est egalement adaptee aux besoins instrumentaux astronomiques, notamment en matiere de fonctionnement sur de large bandes de longueurs d'onde. En particulier, l'optique integree donne acces facilement au filtrage spatial et a la calibration photometrique dont l'usage pour ameliorer la qualite des mesures est maintenant reconnu. Apres une presentation de la technique d'interferometrie astronomique et de ses besoins instrumentaux specifiques, je decris les principes generaux de l'optique integree planaire et les possibilites qu'elle offre. Les resultats des etudes en laboratoire de differents composants de recombinaison ont permis de comprendre les points cles sur lesquels l'attention doit etre portee lors de la realisation d'un instrument base sur cette technologie. Les premiers resultats obtenus sur le ciel avec deux telescopes sur l'interferometre IOTA (Arizona, USA) sont egalement presentes, donnant des mesures astrophysiques tout a fait en accords avec des resultats publies. Grace a l'experience acquise, un second instrument permettant cette fois la recombinaison simultanee de trois faisceaux a ete developpe, et est en cours de tests. Il permettra ainsi d'avoir acces a la phase de l'objet et non plus uniquement au contraste des franges, ouvrant de ce fait la voie a l'imagerie sur les objets observes. La maturite acquise pour l'utilisation de cette technologie en astronomie a permis de demarrer des projets instrumentaux complexes. Ainsi, l'optique integree est utilisee dans des etudes de validation technologique pour le futur interferometre spatial IRSI-DARWIN.
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