Les processus d'acquisition d'images sont au cœur des activités scientifiques d'imagerie à haute résolution et de focalisation laser appliquées à plusieurs domaines tels que l'astronomie, la surveillance de l'espace (SST / SSA), les télécommunications optiques dans l'espace libre, etc.
Toutes ces applications nécessitent une optique adaptative pour gérer les perturbations externes induites par la turbulence atmosphérique et l'environnement du télescope lui-même. Dans la plupart des cas, les limitations de performance sont souvent liées à la vitesse de la boucle de rétroaction et à la qualité intrinsèque des données produites par le capteur de front d'onde. L'étape de détection est donc un élément clé du système.
Les nouvelles exigences requièrent des capteurs de plus en plus rapides et des processus de mesure utilisant de larges plages dynamiques. Répondre à ces besoins avec les technologies conventionnelles nécessite des développements spécifiques qui sont longs, coûteux et risqués, avec des résultats limités.
Une alternative consiste à changer de paradigme et à envisager de nouveaux modes de détection pour surmonter certaines des limites fondamentales des technologies actuelles. En particulier, dans le proche infrarouge (SWIR pour Short Wave InfraRed), de nouveaux modes de détection « lin-log » et « even-based » commencent à apparaître. Un premier prototype de caméra SWIR intégrant ces différents modes a été développé par le LPENS (Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure), basé sur la caméra SIRIS développée conjointement par le LPENS et Lytid avec un capteur de NIT (New Imaging Technologies). La caméra a été testée au Pic du Midi sur des cibles à haute dynamique comme les satellites internes peu lumineux des planètes géantes.
SIRIS est une caméra unique qui combine en même temps et pendant la même exposition des réponses linéaires et logarithmiques sur la puce avec la possibilité d'un mode de lecture basé sur les événements et / ou NDRO (Non Destructive Read Out). En outre, il s'agit d'une caméra rapide, à très faible bruit, et grâce à toutes ces caractéristiques, SIRIS atteint une « dynamique illimitée ». (J.Dubouil & al ).
L'objectif principal de la thèse est de développer de nouveaux concepts d'analyseurs de surface d'onde et d'optique adaptative, basés sur les caractéristiques spécifiques de la caméra SIRIS. Trois modes de lecture innovants qui répondent à trois limitations fondamentales de l'OA seront étudiés :
* l'exploitation d'un mode à ultra-haute dynamique pour gérer les problèmes d'observation en présence d'une forte turbulence. Ce mode à haute dynamique améliorera considérablement la robustesse et le champ d'utilisation des systèmes d'observation et de télécommunication assistés par OA.
* l'exploitation du mode « événementiel » permettant la mesure directe d'un gradient temporel à très haute fréquence, minimisant les calculs intermédiaires et fournissant un lien direct entre les pixels du détecteur du capteur de front d'onde et les actionneurs du miroir déformable. Ce mode « sans RTC » augmentera considérablement la bande passante des systèmes actuels, avec des applications directes dans le domaine de l'optique adaptative extrême pour la détection et la caractérisation des planètes extrasolaires, SST / SSA et les télécommunications optiques à très haut débit ;
* l'exploitation de la configuration à ROI multiples couplée à des calculs sur puce pour effectuer une OA à grand champ en utilisant un signal multidirectionnel provenant de la caméra scientifique elle-même. Cette combinaison de haute dynamique et de ROI multiples pourrait également être utilisée pour des observations coronographiques d'exoplanètes lorsque le contraste entre l'étoile centrale et la planète est élevé.
Ce travail sera réalisé en étroite collaboration avec plusieurs groupes, dont l'ONERA, le LPENS, l'Observatoire de la Terre et l'Observatoire de la Terre : ONERA, LPENS, Observatoire de Paris, LAM et OHP.
Début de la thèse : 01 / 10 /
Programme COFUND LIGHTinPARIS
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Nouveaux procédés de détection appliqués à l'optique adaptative // New detection processes applied to adaptive optics • PALAISEAU, FR
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