La turbulence introduite par l'atmosphère dégrade les images prises par les télescopes. L'optique adaptive (O.A.) est une solution efficace pour récupérer une grande partie des informations perdues. L'utilisation d'optique adaptative permet ainsi d'augmenter le rapport signal à bruit des observables en concentrant l'énergie.
Parmi les paramètres spécifiques liés à l'astronomie, nous pouvons citer :
- le faible flux de photons (objet de faible magnitude)
- la fréquence temporelle élevée des turbulences atmosphériques
- la présence de grandes fréquences spatiales.
Des produits spécifiquement conçus pour l'astronomie (course inter-actionneur supérieure à 1µm, bande passante élevée, senseurs ultra-sensibles basés sur un senseur EMCCD) sont disponibles chez ALPAO. Cliquez sur les onglets en haut de cette page pour en savoir plus sur ceux-ci.
Fondée par d'anciens docteurs et ingénieurs en instrumentation pour l'astronomie, ALPAO vous propose ses services pour la réalisation de système complet d'optique adaptative depuis l'analyse des besoins en fonction du site d'observation jusqu'à la validation sur site de l'instrument.
Une gamme complète de miroirs répondant aux besoins de l'astronomie
ALPAO a développé deux gammes de miroirs déformables pour l'astronomie:
- La gamme High-Speed Magnetic Deformable Mirror Series permettant la correction de la turbulence atmosphérique,
- La gamme Low Speed Magnetic Deformable Mirror Series prévue pour une utilisation en laboratoire afin de valider des concepts ou générer des aberrations de bas ordre.
La page Références présente quelques publications d'utilisateurs des miroirs déformables ALPAO.
Hi-Speed deformable mirrors: Grandes courses et réponse temporelle exceptionelles
La gamme Hi-Speed ALPAO deformable mirrors présente de très grandes courses pour générer des aberrations de bas ordre ainsi que pour des aberrations de haut ordre tels que le mode damier. La figure 1 représente la déformation obtenue typiquement en appliquant un courant sur une zone de 3x3 actionneurs (en µm). La figure 2 représente la course inter-actionneurs (pousser/tirer alternatif sur chaque actionneur). Ces courses inégalées sont disponibles pour des distances entre actionneurs de 1.5mm et 2.5mm.
Figure 1 |
 Figure 2 |
En outre, les miroirs ALPAO Hi-Speed DM présentent un excellent comportement temporelle permettant la correction des turbulences atmosphériques. La figure 3 représente la fonction indicielle typiquement obtenue (30% de la course maximale). Grâce à un temps de stabilisation de 1 milli-secondes, il est dès lors possible de fermer la boucle avec une très grande fréquence de trame. |
 |
| Une nouvelle électronique, extensible à 1024 voies (32x32), a été spécialement conçue afin d'exploiter tout le potentiel des miroirs déformables ALPAO. Grâce au contrôle du courant appliqué sur chaque actionneur, la stabilité atteint des niveaux inégalés. |
METTRE IMAGE |
En outre, il est possible de commander plusieurs miroirs déformables avec une seule électronique (et un seul ordinateur). Par exemple, à l'aide d'une électrique à 256 voies, il est possible de contrôler 4 miroirs à 52 actionneurs ou 2 miroirs à 52 actionneurs et un 1 miroir à 97 actionneurs,etc. La mise en oeuvre de configurations complexes telles que celles rencontrées dans les modes Multiple Objects Adaptive Optics (MOAO) ou Multi-conjugate Adaptive Optics (MCAO) est dès lors facilitée.
Les caractéristiques de la gamme de miroirs Hi-Speed DM Series pour l'astronomie sont résumées dans les deux tableaux ci-dessous. Vous trouverez de plus ample informations sur la page consacrée à chacun des produits ainsi que dans la section Téléchargements.
1.5mm entre deux actionneurs
|
Hi-Speed DM37-15 |
Hi-Speed DM52-15 |
Hi-Speed DM69-15 |
Hi-Speed DM97-15 |
Hi-Speed DM277-15 |
| Distance entre actionneurs |
1.5mm |
| Nombre d'actionneurs |
37 |
52 |
69 |
97 |
277 |
| Diamètre utile |
7.5mm |
9.0mm |
10.5mm |
13.5mm |
24.5mm |
| Erreurs de planéité (1) |
<7 nm RMS |
| Course tip/tilt (front d'onde, peak-to-valley) |
+/- 60 µm |
| Course inter-actionneur (front d'onde, peak-to-valley) |
> 3.0 µm |
| Course 3x3 (front d'onde, peak-to-valley) |
> 30 µm |
> 14 µm |
| Bande passante (2) |
>750 Hz |
>500 Hz |
| Erreurs de non linéarité |
< 3% |
| Erreurs d'hystérèse |
< 1% |
| Traitement de surface (3) |
Argent protégé |
Température de fonctionnement
|
10 - 35 °C |
2.5mm entre deux actionneurs
|
Hi-Speed DM52-25 |
Hi-Speed DM88-25 |
Hi-Speed DM241-25 |
| Distance entre actionneurs |
2.5mm |
| Nombre d'actionneurs |
52 |
88 |
241 |
| Diamètre utile |
15.0 mm |
20.0 mm |
37.5mm |
| Erreur de planéité (1) |
<7 nm RMS |
| Course tip/tilt (front d'onde, peak-to-valley) |
+/- 40 µm |
+/- 20 µm |
| Course inter-actionneur (front d'onde, peak-to-valley) |
> 3.0 µm |
| Course 3x3 (front d'onde, peak-to-valley) |
> 30 µm |
> 14 µm |
| Bande passante (2) |
>750 Hz |
>500 Hz |
| Erreurs de non linéarité |
< 3% |
| Erreurs d'hystérèse |
< 1% |
| Traitement de surface (3) |
Argent protégé |
| Température de fonctionnement |
10 - 35 °C |
(1)-> en boucle fermée
(2) -> première fréquence de résonance de la membrane
(3)-> Traitements de surface métalliques disponbiles: argent, aluminium, or.
Low-Speed deformable mirrors: Entrée de gamme pour R&D en astronomie
La gamme Low Speed Deformable Mirror Series est composée de 2 miroirs déformables (52 et 88 et actionneurs). Cette gamme a été conçue pour démarrer les activités de recherche et de développement pour l'astronomie. En outre, il est possible de servir de ces miroirs comme générateurs d'aberrations ou comme woofer dans une configuration de woofer/tweeter pour des petits téléescopes.
Les caractéristiques de la gamme Low-Speed DM Series sont résumées ci-dessous.
| |
Low Speed DM52-25 |
Low Speed DM88-25 |
| Distance entre actionneurs |
2.5mm |
| Nombre d'actionneurs |
52 |
88 |
| Diamètre utile |
15 mm |
20 mm |
| Erreurs de planéité (1) |
<7 nm RMS |
| Course tip/tilt (front d'onde, peak-to-valley) |
+/- 50 µm |
+/- 70 µm |
Course inter-actionneurs (front d'onde, peak-to-valley) |
> 1.0 µm |
| Course 3x3 (front d'onde, peak-to-valley) |
>10µm |
>10µm |
| Bande passante (2) |
200 Hz |
150 Hz |
| Erreurs de non linéarité |
< 3% |
| Erreur d'hystérèse |
< 1% |
| Traitement de surface (3) |
Argent protégé |
Température de fonctionnement |
10 - 35 °C (3) |
(1)-> en boucle fermée
(2) -> première fréquence de résonance de la membrane
(3)-> Traitements de surface métalliques disponbiles: argent, aluminium, or.
> Cliquez ici pour nous contacter avoir de plus d'informations sur les miroirs déformables
 Les senseurs de front d'onde de type Shack Hartmann fabriqués par ALPAO ont été optimisés pour des applications à faible flux de photons telles que l'astronomie. Grâce à notre architecture logicielle ACE, l'utilisateur bénéficie d'excellentes performances tout en travaillant depuis un environnement puissant et flexible tel que Matlab® et Labview®.
Ces senseurs de front d'onde sont optimisés pour des applications de boucle fermée d'optique adaptative. En particulier, pour optimiser le rapport signal sur bruit, la trame de micro-lentilles est adaptée en fonction du nombre d'actionneurs (configuration de Fried).
|
ALPAO sh49 |
ALPAO sh81 |
ALPAO sh100 |
ALPAO sh256 |
| Trame de micro-lentilles |
7x7 |
9x9 |
10x10 |
16x16 |
| Dynamique (tip/tilt) |
125λ |
90λ |
72λ |
23λ |
| Précision |
λ/50 |
λ/75 |
λ/75 |
λ/100 |
| Fréquence d'acquisition depuis Matlab® |
> 495 fps |
>495 fps |
> 495 fps |
> 495 fps |
| Miroir déformable recommandé |
HiSpeed dm52 |
HiSpeed dm88 |
HiSpeed dm97 |
HiSpeed dm241 |
Ces senseurs de front d'onde utilisent un capteur EMCCD extrêmement sensible mis en oeuvre dans une caméra fabriquée par Andor Technologies. Les principales caractéristiques techniques de la caméra sont reprises ci-dessous.
| Nombre de pixels |
128x128 |
| Taille de chaque pixel (µm) |
24 |
| Surface du capteur (mm x mm) |
3.1 x 3.1 |
| Active Area Pixel Well Depth (e-, typical) |
Typical: 160 000
Maximum: 220 000 |
| Gain Register Pixel Well Depth (e-, typical) |
800 000 |
| Fréquence de lecture maximale |
10 MHz |
| Fréquence d'acquisition depuis Matlab® |
> 495 |
| Bruit de lecture
(e - , valeur typique) |
< 1 to 48 @ 10 MHz |
Contactez nous si vous ne trouvez pas le senseur de front d'onde correspondant à vos besoins en cliquant ici.
> Cliquez ici pour plus d'informations
Systèmes complets
Les systèmes complets d'optique adaptatives proposés par ALPAO sont basés sur une architecture de contrôle souple et ouverte : ALPAO Core Engine . Celle-ci a été développée afin de répondre aux trois besoins d'utilisateurs :
- performances afin de pouvoir corriger la turbulence atmosphérique
- flexibilité afin de pouvoir utiliser le matériel adapté
- ouverte afin de pouvoir exprimer sa créativité.
ALPAO propose deux premiers produits (décrits ci-dessous):
- AOS-0 : système optimisé pour l'enseignement et la R&D
- AOS-1 : système optimisé pour les applications à turbulence rapide et à faible flux lumineux tels que rencontrés en astronomie
En outre grâce à notre expérience en astronomie, ALPAO est à même de vous proposer un système clef-en-main pour la réalisation d'une optique adaptative pour des télescopes de 1 à 2 mètres de diamètre en tenant compte des contraintes spécifiques de l'instrument ainsi que des objectifs scientifiques.
ALPAO AOS-0: Système ouvert et flexible pour l'enseignement et la R&D
Ce système plug-and-play a été spécialement conçu pour:
- les ingénieurs et les scientifiques étudiant l'optique adaptative, les lois de contrôle et le traitement en temps réel,
- l'enseignement de l'optique adaptative.
Le banc AOS-0 inclut tous les composants nécessaires pour simuler un système complet d'optique adaptative :
- un miroir Hi-Speed ALPAO DM52-15 (incluant l'électronique de contrôle)
- un senseur de front d'onde
- une caméra d'imagerie
- un écran de turbulence rotatif
- une source optique
- les éléments opto-mécaniques
- les programmes Matlab® pour contrôler le système.
- une licence Matlab® (si l'utilisateur n'en dispose pas).
Grâce à l'architecture ALPAO CORE ENGINE (ACE) et au banc AOS-0, il est possible de développer des méthodes de contrôle allant de la simple loi d'intégration jusqu'aux solutions les plus avancées telles que le filtrage de Kalmann. L'accès en temps réel à l'ensemble des données (erreurs résiduelles, front d'onde, images de caméras,.) accélère le développement de votre projet.
La flexibilité de ce système est démontrée par la possibilité d'utiliser directement la voie d'imagerie pour fermer la boucle. Grâce à l'approche modulaire d'ACE, vous pourrez ainsi développer très rapidement une méthode de contrôle optimale pour, par exemple, compenser vos aberrations non communes et non vues par le senseur de front d'onde.
Le choix de Matlab® permet à l'utilisateur de bénéficier du support de la très grande communauté d'utilisateurs et les nombreux forums associés.
Grâce à l'AOS-0, il n'est pas nécessaire d'être un spécialiste pour faire de l'optique adaptative mais pouvez en devenir un si vous le souhaitez !
Pour découvrir plus d'informations, cliquez ici ou téléchargez la plaquette d'information dans la rubrique Téléchargements.
> Cliquez ici pour nous contacter et avoir plus d'informations sur nos systèmes.
AOS-1: boucle d'optique adaptative à hautes performances
Le système AOS-1 est basé sur :
- un miroir Hi-Speed DM241-25 Deformable Mirror ayant 241 actionneurs répartis dans un diameter de 37.5mm (grille de 17 x 17).
- un senseur ultra-sensbile fabriqué par ALPAO et basé sur une caméra EMCCD(16x16 micro-lentilles pour la configuration de Fried)
- un ordinateur temps réel fonctionnant à 500 fps et basé sur ALPAO Core Engine (ACE).
Pour découvrir plus d'informations, cliquez ici ou téléchargez la plaquette d'information dans la rubrique Téléchargements.
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Références et exemples
Observation solaire
Les images représentées ci-dessous ont été obtenues par le Dr. Miura de l'observatoire de Hida au Japon avec un télescope de 60cm et un miroir déformable ALPAO Hi-Speed DM97-15. Plus d'informations est disponible dans la publication suivante:
N. Miura, "Solar Adaptive Optics System and Observations at the Hida Observatory," in Imaging Systems Applications , OSA Technical Digest (CD) (Optical Society of America, 2011), paper JWA26
 L'image de gauche représenté la surface du soleil observée sans optique adaptative. L'image de droit montre la même zone de la surface en corrigeant la turbulence atmosphérique. Credit: Image fournie par Dr. Miura de l'observatoire d'Hida.
Mesure haute résolution du Hi-Speed DM277-15
Mesure de l'erreur résiduelle en boucle fermée à l'aide d'un interféromètre à haute résolution (436x436 points de mesure). L'erreur résiduelle est de 5.7nm RMS et 60.3nm Peak-to-Valley. Résultat obtenu et partagé par Dr. Olivier Lardière du AO Group de l'Université de Victoria (BC, Canada). Unités: microns.
N. Miura et al., "Solar adaptive optics system at the Hida observatory", Proc of SPIE 2008, Paper 7015-249, To be published.
O. Lardiere, R. Conan, C. Bradley, G. Herriotb, K. Jackson, " Laser-Guide-Star wavefront sensing for TMT: Experimental results of the Matched Filtering", Proc of SPIE 2008, Paper 7015-174, To be published.
A. Costille, C. Petit, JM Conan, T. Fusco, C. Kulcsar, HF Raynaud, "Optimization of MCAO performance: experimental results on ONERA Laboratory MCAO bench", Proc of SPIE 2008 paper 7015-152. To be published
E. Laag, D. Gavel, M. Ammons, "Open-loop woofer-tweeter control on the LAO multi-conjugate adaptive optics testbed", APS arxiv, october 2007
R. Conan, C. Bradley, P. Hampton, O. Keskin, A. Hilton, and C. Blain, "Distributed modal command for a two-deformable-mirror adaptive optics system," Appl. Opt. 46, 4329-4340 (2007)
Onur Keskin, Peter Hampton, Rodolphe Conan, Colin Bradley, Aaron Hilton, Celia Blain, "Woofer-Tweeter Adaptive Optics Test Bench," ahs, pp. 74-80, First NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems (AHS'06), 2006
> Cliquez ici pour plus d'informations
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