Optique adaptative : résultats : Page pour l'impression

Avec ou sans optique adaptative

L'optique adaptative ne sert pas qu'à faire de belles images ; l'augmentation de résolution spatiale permet aussi d'augmenter les performances spectrométriques. Maximiser le flux envoyé au travers de la fente d'un spectromètre permet de réduire la taille de la fente, et donc d'augmenter les résolutions spatiale et spectrale.

Deux des trois composantes de l'étoile triple T Tauri, séparées de 1", avec une portion de leur spectre, par NACO au VLT

Crédit : ESO

Traitement par déconvolution

Il est possible de traiter une image observée avec OA pour retrouver cette information, en déconvoluant l'image de la PSF (fonction de transfert de l'image).

Les 2 composantes de GJ 263 sont séparées de 0.030". Vues par NACO à 1.27 microns, elles apparaissent à peine résolues (image du milieu). L'image de droite les dévoile, après traitement par un algorithme de déconvolution. Ce traitement permet d'atteindre l'information ultime apportée par l'optique adaptative, en corrigeant lorsque c'est possible de la PSF (image de gauche)

Crédit : ESO

Crédit : CFHT/Keck

La zone observée couvre un disque de 300 microns de diamètre sur la rétine, soit 1 degré de champ. La caméra est focalisée sur une couche située à 0.24 mm sous la surface, et l'illumination, à 0.55 micromètres de longueur d'onde, a duré 7 ms. Chaque granule, ici de 2 à 4 micromètres de diamètre, est un photorécepteur de type cône. Dans cette région, l'espacement inter-cône est en moyenne de 5 micromètres, soit 3 fois la limite de résolution accessible pour un oeil parfaitement corrigé par optique adaptative.

Crédit : LESIA/CNRS

Exemple d'applications

Découpe laser : La précision de la visée laser est limitée par les fluctuations d'indice dues à l'évaporation du milieu abrasé. L'OA permet de corriger cette turbulence locale pour améliorer et la visée et la précision du tir.
Ophtalmologie : Examen ophtalmologique ; correction des inhomogénéités d'indice de l'oeil pour améliorer la précision de la visée lors d'une intervention chirurgicale oculaire.

Traitement par déconvolution

L'optique adaptative corrige les images, mais cette correction reste imparfaite. Comme elle apporte de l'information jusqu'à la limite théorique de diffraction, et donc une finesse bien au-delà du seeing, il est possible de traiter une image observée avec OA pour retrouver cette information, en déconvoluant l'image de la PSF (fonction de transfert de l'image).

Comparaison

Les performances atteintes avec l'optique adaptative permettent de concurrencer les observations menées dans l'espace. La comparaison d'observations spatiales et au sol méritent d'être effectuée avec soin. Dans le cas exposé, les résultats sont semblables, le moindre diamètre du télescope Hubble étant compensé par une observation à longueur d'onde moindre également.

NGC 3603 vu à $2.2 {\,\mu\mathrm{m}}$ par NACO au VLT, et à $0.8 {\,\mu\mathrm{m}}$ par le HST. Dans les deux cas, la résolution finale est proche de la résolution limitée par la seule diffraction. Les temps de pose sont comparables ; l'image au sol dévoile plus d'objets, essentiellement à cause de la plus grande longueur d'onde d'observation.

Crédit : ESO/HST

Seeing

Difficulté : ☆☆ Temps : 20 min

Question 1)

Combien faudrait-il d'actuateurs pour corriger par OA une pupille de 8 m, en lumière visible, avec une turbulence caractérisée par d_0 = 10cm.

Question 2)

Comment évolue cette estimation, pour une observation menée à 2.5 micromètres.

Question 3)

Montrer que la fréquence de travail du système est également moins contraignante dans l'infrarouge par rapport au visible.

Longueur d'onde limite

Difficulté : ☆☆ Temps : 20 min

L'optique adaptative au VLT, NACO, analyse le front d'onde en 144 points, et comporte 185 actuateurs.

Question 1)

Déterminer le diamètre caractéristique de chaque zone corrigée.

[1 points]

Question 2)

Déterminer l'ordre de grandeur de la longueur d'onde la plus basse potentiellement totalement corrigée. On suppose $d_0(0.5 {\,\mu\mathrm{m}}) \simeq 10 {\,\mathrm{cm}}$ .