Characterization and modeling of the dichroic mirror of the Euclid space telescope - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2024

Characterization and modeling of the dichroic mirror of the Euclid space telescope

Caractérisation et modélisation du miroir dichroïque du télescope spatial Euclid

Résumé

The Euclid dichroic mirror is an optical component coated with a multilayer stack designed to reflect the visible light towards the VIS instrument and transmit the near-infrared light towards the NISP instrument. The different layers have thicknesses optimized to achieve the required optical response. However, it has been highlighted that the small thickness non-uniformities in the layers lead to a “WaveFront Error” (WFE) that depends on the wavelength, unlike the case of a classic metal mirror. This complex WFE makes the telescope’s “Point-Spread Function” (PSF) highly chromatic, which is one the key parameter for the Euclid mission and needs to be accurately characterized. One of the goals of this thesis is therefore to measure the WFE of Euclid dichroic mirror using a dedicated metrological bench. This brand-new bench funded by ESA and developed by Imagine Optic, shall achieve unrivalled accuracy in WFE measurement, according to multiple illumination configurations (wavelength, angle of incidence …). In addition to WFE measurements, we also worked on the commissioning, testing, and validation of the bench, to optimize its performance and the quality of the measurements. The commissioning of the bench was an important requisite during this work before to be able to measure the dichroic mirror under various conditions. The other objective of this thesis is to model the dichroic mirror’s layers, in order to gain a better understanding of the induced WFE. To this end, we have developed several methods based on thin-film physics that enable us to trace the source of the WFE back to the non-uniformities in the layer thickness, which cannot be measured directly. Subsequently, dichroic stacking models will be very useful for characterizing the whole PSF of the Euclid telescope
Le miroir dichroïque du télescope spatial Euclid est un composant optique muni d’un revêtement multicouche servant à réfléchir la lumière visible vers l’instrument VIS et à transmettre la lumière infrarouge vers l’instrument NISP. Les multiples couches de l’empilement ont des épaisseurs optimisées de sorte à obtenir la réponse optique adaptée. Cependant, il a été découvert que les infimes variations d’uniformité d’épaisseur des couches conduisent à une erreur de front d’onde (WFE) qui varie avec la longueur d’onde, contrairement au cas classique d’un miroir métallique classique. Cette WFE complexe rend très chromatique la fonction d’étalement du point (PSF) du télescope, qui est l’un des paramètres critiques pour la mission Euclid et qui doit être par conséquent parfaitement caractérisée. Le premier objectif de cette thèse est donc de mesurer la WFE du miroir dichroïque d’Euclid en fonction de la longueur d’onde au moyen d’un banc métrologique dédié. Ce banc inédit financé par l’ESA et développé par Imagine Optic, doit atteindre une précision inégalée sur la mesure de WFE tout en permettant de multiples configurations d’illumination (longueur d’onde, angle d’incidence …). La mise en route ainsi que l’optimisation du banc ont été l’une des premières étapes principales avant de pouvoir mesurer le miroir dichroïque dans diverses configurations. L’autre objectif de cette thèse est de modéliser précisément le miroir dichroïque et toutes ses couches pour mieux appréhender la WFE induite. Pour cela, nous avons développé plusieurs méthodes basées sur la physique des couches minces et qui permettent de remonter à la source de la WFE : les non-uniformités d’épaisseur des couches, qui ne peuvent pas être mesurées directement. Les modèles de l’empilement dichroïque ainsi obtenu seront une donnée utile et nécessaire pour caractériser la PSF globale du télescope Euclid.
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-04610414 , version 1 (13-06-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04610414 , version 1

Citer

Maël Baron. Characterization and modeling of the dichroic mirror of the Euclid space telescope. Physics [physics]. Université Claude Bernard Lyon 1, 2024. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04610414⟩
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