Revivez les étapes de la création d’un hologramme pour l’Auxtel

LSST: a hologram to improve the optical setup of the Rubin Observatory
4 juin 2021
Le projet Fink sélectionné par l’Observatoire Vera Rubin
30 septembre 2021
Show all

Revivez les étapes de la création d’un hologramme pour l’Auxtel

La construction de l’Observatoire Vera C.Rubin se prépare à relever de nouveaux défis. Un télescope terrestre doit en effet faire face aux aléas de la météo et à la qualité de l’atmosphère. C’est dans ce cadre qu’une équipe d’IJCLab (Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot Curie) a eu l'idée de concevoir un hologramme afin de permettre au télescope auxiliaire (nommé AuxTel) de l’Observatoire Vera C.Rubin de mesurer plus efficacement l’absorption de cette atmosphère.

Suivez pas à pas et en images la création d’une technique innovante qui permet de transformer un système d’imagerie simple au foyer d’un télescope en un spectromètre performant.

Janvier 2017
1

Une étude de faisabilité est réalisée pour la création d'un dispositif holographique visant à corriger les distorsions optiques du spectromètre du télescope auxiliaire de l’Observatoire Rubin.

Le dispositif d’origine ne permettait pas d’obtenir des spectres de bonne qualité, c’est-à-dire précis sur l’ensemble des couleurs (de l’ultraviolet à l’infrarouge) car l’élément optique chargé de disperser la lumière (un réseau périodique) ne pouvait pas être employé dans des conditions optimales.

 
2

Les premiers prototypes d’hologrammes, adaptés au télescope d’un mètre du CTIO (Chili), sont produits sur un banc d’optique holographique dédié.

Deux ondes issues de la même source laser interfèrent sur une plaque photographique. Après développement, un réseau non périodique de lignes est enregistré. Ce réseau, interposé sur le faisceau image du télescope, disperse et focalise la lumière.

Mai
2017
 
Juin
2017
3

Des tests sont effectués pendant 18 nuits avec les prototypes holographiques sur le télescope du CTIO, l'Observatoire interaméricain du Cerro Tololo (Chili).

Les tests ont permis de vérifier la bonne focalisation de la lumière à toutes les longueurs d’onde et donc de valider le concept. Ces observations ont également aidé à choisir la technologie.

 
4

Deux premières séries d’hologrammes adaptés à l’AuxTel sont mesurées sur le banc optique du Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies (LPNHE) équipé d’un simulateur de faisceau de télescope.

Une sphère intégrante, les deux miroirs paraboliques hors-axe et un collimateur permettent de simuler un faisceau convergent comme celui attendu sur le télescope.

Septembre 2018
 
Février 2019
5

Des mesures sont effectuées avec les hologrammes sur le télescope d’un mètre du Pic du Midi.
6

Mise en place et premiers essais d’un hologramme sur le spectromètre en cours de construction au laboratoire LSST de Tucson (Arizona)
7

Les cinq variantes finales sont produites, avec des verres traités anti-reflets crées au Laboratoire des Matériaux Avancés (LMA) à Lyon.

Un des hologrammes de la production finale. L’image de droite montre l’image directe (haut), l’image dispersée au premier ordre de diffraction (centre) pour laquelle le rouge est plus dévié que le bleu, et l’image au deuxième ordre de diffraction (bas).

Décembre 2019
 
Février 2020
9 b

Mesures et caractérisation des hologrammes sur le banc de test du LPNHE.

Toutes les caractéristiques utiles ont été mesurées en laboratoire avant insertion sur le télescope. Les spectres obtenus sur le site permettront de déduire avec précision les quantités de lumière reçues par le télescope en bas de l’atmosphère puis de les comparer aux quantités hors atmosphère, connues par les observatoires spatiaux. Le rapport de ces quantités en fonction de la longueur d’onde donne la transmission de l’atmosphère.

 
10

L’hologramme est inséré dans le spectrographe de l’AuxTel sur le site chilien, et produit ses premiers résultats.
 

Et maintenant ?

Des tests complets sont en cours au Chili, couplés de près à l’optimisation de l’analyse des spectres. L’élément optique holographique est à présent fonctionnel et l’étape suivante sera la mise au point de l’extraction de la transmission atmosphérique puis de la procédure de calibrage des mesures de flux du télescope principal en fonction de cette transmission.

Ci-dessus, le tout premier spectre obtenu avec l’hologramme sur l'AuxTel. La lumière de l’étoile cible est dispersée le long de la ligne en fonction de sa couleur : Bien que le capteur ne donne que des niveaux de gris, la position le long de la ligne nous fournit très précisément la longueur d’onde ; le violet est à gauche et le rouge est à droite. En dessous, la projection donne une idée plus quantitative. La première observation qui s’impose est que l'épaisseur de la ligne de ce spectre est constante sur toute sa longueur, ce qui témoigne d’une bonne focalisation à toutes les longueurs d’onde.

 

En savoir plus

IJCLab : Sylvie Dagoret-Campagne, Marc Moniez, Jérémy Neveu, Olivier Perdereau
LPNHE : Laurent Le Guillou
LMA : Christophe Michel
Livre blanc
Article sur le site de l'IN2P3

Crédits :
- Marc Moniez
- Rubin Obs/NSF/AURA

Comments are closed.