Contribution to the study of Nulling Interferometry a tool for the search of exo-planets
Contribution à l'étude de l'interférométrie annulante, pour la recherche d'exoplanètes
Résumé
Nulling interfermetry is an observation technique that will enable space missions like DARWIN (European Space Agency) or TPF-I (NASA) to detect and to spectrally characterize the atmospheres of terrestrial extra-solar planets and to find possible bio-signatures.
Our PhD is a theoretical and experimental study of this technique. After a presentation of the astrophysical context justifying the use of such instruments, this manuscript is focalized on the experimental difficulties to get the high levels of interferometric extinction required to detect planets and the way to stabilize such extinctions.
An interferometric test bench : NULLTIMATE has been designed to characterize achromatic phase shifters, one of the central parts of a nulling interferometer. This laboratory test bench will be used in the spectral range of the future instrument 6-18 µm. It has been designed to work at cryogenic temperatures. It will be used to test four different phase shifters, with high extinction ratios (in the 10-5 range), and to measure their phase shift versus the wavelength. This bench will also enable to test extinction stabilization techniques.
Our PhD is a theoretical and experimental study of this technique. After a presentation of the astrophysical context justifying the use of such instruments, this manuscript is focalized on the experimental difficulties to get the high levels of interferometric extinction required to detect planets and the way to stabilize such extinctions.
An interferometric test bench : NULLTIMATE has been designed to characterize achromatic phase shifters, one of the central parts of a nulling interferometer. This laboratory test bench will be used in the spectral range of the future instrument 6-18 µm. It has been designed to work at cryogenic temperatures. It will be used to test four different phase shifters, with high extinction ratios (in the 10-5 range), and to measure their phase shift versus the wavelength. This bench will also enable to test extinction stabilization techniques.
L'interférométrie annulante est une technique d'observation qui devrait permettre aux missions spatiales DARWIN (Agence Spatiale Eurpéeenne) ou TPF-I (NASA), de détecter et de caractériser spectralement l'atmosphère de planètes extra-solaires de type tellurique et de trouver d'éventuelles bio-signatures.
Ce travail de thèse est une étude théorique et expérimentale de cette technique. Après une présentation du contexte astrophysique justifiant l'utilisation de tels instruments, ce manuscrit se focalise sur le problème de l'obtention expérimentale des niveaux d'extinction interférométrique requis pour la détection de planètes (10-5) ainsi que leur stabilisation (elle aussi indispensable à la détection de planètes).
Un banc banc interférométrique : NULLTIMATE a été conçu pour la caractérisation expérimentale de déphaseurs achromatiques, l'un des composants optiques essentiels d'un interféromètre annulant. Cet interféromètre de laboratoire doit fonctionner dans la bande spectrale du futur instrument : 618 µm. Il a été conçu pour fonctionner à basse température. Il devrait permettre de caractériser quatre types de déphaseurs achromatiques différents, à la fois en mesurant des niveaux d'extinction élevés (de l'ordre de 10-5) et en mesurant le déphasage introduits par ces déphaseurs en fonction de la longueur d'onde. Ce banc pourra enfin être un bon laboratoire pour tester des techniques de stabilisation de l'extinction.
Ce travail de thèse est une étude théorique et expérimentale de cette technique. Après une présentation du contexte astrophysique justifiant l'utilisation de tels instruments, ce manuscrit se focalise sur le problème de l'obtention expérimentale des niveaux d'extinction interférométrique requis pour la détection de planètes (10-5) ainsi que leur stabilisation (elle aussi indispensable à la détection de planètes).
Un banc banc interférométrique : NULLTIMATE a été conçu pour la caractérisation expérimentale de déphaseurs achromatiques, l'un des composants optiques essentiels d'un interféromètre annulant. Cet interféromètre de laboratoire doit fonctionner dans la bande spectrale du futur instrument : 618 µm. Il a été conçu pour fonctionner à basse température. Il devrait permettre de caractériser quatre types de déphaseurs achromatiques différents, à la fois en mesurant des niveaux d'extinction élevés (de l'ordre de 10-5) et en mesurant le déphasage introduits par ces déphaseurs en fonction de la longueur d'onde. Ce banc pourra enfin être un bon laboratoire pour tester des techniques de stabilisation de l'extinction.
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