R´eglage en rotation et en translation des di`edres pour l’obtention des

Le r´eglage de l’interf´erom`etre doit permettre de rendre parall`eles les faisceaux laser d’alignement d´edoubl´es et translat´es d’un vecteur ~t. Il est n´ecessaire, pour cela, d’ajuster le parall´elisme des arˆetes des di`edres entre elles et avec le dispositif de s´eparation qui est fixe. Par construction m´ecanique du support des lames, son orthogonalit´e avec la semelle de r´ef´erence du plan de base de l’interf´erom`etre est v´erifi´ee `a quelques minutes d’arc pr`es. Le parall´elisme de l’arˆete d’un di`edre avec l’image de l’autre par la lame s´eparatrice sera obtenu grˆace aux ajustements en rotation γ et basculement β des di`edres autoris´es par les vis 1, 2 et 4.

Pour r´egler l’interf´erom`etre, on envoie, dans l’interf´erom`etre, deux faisceaux laser rouges collimat´es dans des directions diff´erentes et on ajuste les rotations et basculements des di`edres ainsi que la translation lat´erale afin de superposer en champ proche (`a environ 10 cm) et en champ lointain (`a environ 3m) les faisceaux d´edoubl´es. Ce r´eglage s’effectue en r´ealisant tout d’abord un alignement en translation lat´erale entre les deux voies en utilisant la vis 3 sur le di`edre 1 (figure 8.1). Nous superposons ensuite ces images en rotation en

utilisant les vis 1 et 4 sur les deux di`edres afin d’optimiser la superposition en champ lointain des spots d´edoubl´es de chacun des deux faisceaux laser.

L’introduction d’une diff´erence de marche entre les deux voies (`a l’aide des vis 3 et 5) et d’un r´eglage fin de l’arˆete de di`edres (`a l’aide de la vis 2) permettent alors d’observer des franges d’interf´erence dans la zone de recouvrement des faisceaux laser rouges issus des deux voies. On place la cam´era infrarouge r´egl´ee `a l’infini `a la sortie de l’interf´erom`etre ; on observe de mani`ere nette et contrast´ee des franges rectilignes sur l’´ecran de contrˆole qui sont donc des franges d’´egale inclinaison localis´ees `a l’infini. La figure8.3est une des images de la s´equence acquise lorsqu’un corps noir de temp´erature uniforme est plac´e `a l’entr´ee de l’interf´erom`etre.

Fig. 8.3 – Observation de franges quasi rectilignes dans l’infrarouge sur l’inter- valle spectral de r´eponse de la cam´era apr`es optimisation des diff´erents r´eglages de roulis, de tangage, de translation axiale et lat´erale.

Compte tenu du d´ephasage entre les faisceaux issus des deux voies de l’interf´erom`etre d´ependant de leur vecteur d’onde et de leur translation ~t, il a ´et´e montr´e (p.89 [9]) que dans le cas d’une translation transversale, les franges forment des hyperboles pouvant ˆetre approxim´ees au premier ordre par des droites parall`eles `a l’axe y du plan (x,y) de d´etection et ´equidistantes. Nous supposerons cette hypoth`ese valide dans la suite de l’´etude dans la mesure o`u notre objectif `a 100 mm `a un champ angulaire relativement faible de l’ordre de

±2,74◦.

8.2.2.1 Pas des franges

Le pas des franges peut ˆetre r´egl´e `a l’aide de la translation transversale (vis 3 figure8.1) entre les di`edres. L’objectif de ce r´eglage est de pouvoir ´echantillonner l’interf´erogramme dans des conditions optimales. Pour cela, dans le respect du th´eor`eme d’´echantillonnage de Shannon, le pas des franges `a la longueur d’onde minimum λmin est gard´e inf´erieur `a la

fr´equence de Nyquist du capteur (voir ´equation6.5).

Nous choisissons ainsi d’´etaler une frange sur plus de deux pixels. Un compromis entre r´esolution spectrale et bruit du d´etecteur nous am`ene `a r´egler le pas des franges de mani`ere `a avoir une frange ”moyenne” sur l’intervalle 3-5 µm sur environ 3,3 pixels soit, en pratique, environ 96 franges `a environ 4 µm sur le d´etecteur CEDIP JADE de 320 pixels. Le pas des franges est tel que σmax = 3/4σN yq. Cela correspond `a une r´esolution de l’ordre de (voir

Protocole de r´eglage et calibration

´equation 6.4) :

∆σ = 1

96 × 4µm ' 26cm

−1 _(8.0)

dans le cas d’un interf´erogramme non n´ecessairement sym´etrique. Cette r´esolution spectrale est satisfaisante compte tenu des r´esolutions r´ecemment atteintes entre 3 et 5µm [37] et entre 8 et 12µm [38].

8.2.2.2 Position des franges

Le r´eglage de la position de la frange centrale est r´ealisable grˆace `a la translation axiale sur le di`edre 2 (vis 5 de la figure 8.1 ). Dans la pratique, nous positionnons la frange d’ordre z´ero au centre du champ et non pas en bord de champ afin de pouvoir estimer le spectre par transform´ee de Fourier sans difficult´e calculatoire ni hypoth`ese de sym´etrie de l’interf´erom`etre.

L’inclinaison des franges d’interf´erence, que nous constatons dans la figure8.3, d´epend de l’orientation des di`edres en rotation autour de l’axe optique de l’interf´erom`etre.

La figure 8.4a illustre l’image obtenue lorsque l’on place un corps de temp´erature uni- forme ´egale `a 30◦<sub>C `a l’entr´ee de l’interf´erom`etre avec la frange d’ordre z´ero plac´ee au centre</sub>

du champ. La figure 8.4b donne l’interf´erogramme moyen calcul´e sur plusieurs lignes de l’image8.4a apr`es avoir tourn´e les franges d’un angle ´egal `a l’angle d’inclinaison des franges de l’interf´erom`etre (ici ´egale `a environ 1,87◦_{) par rapport `a l’axe vertical du d´etecteur.}

a

b

Fig. 8.4 – a)Image, par l’interf´erom`etre, d’un corps noir de temp´erature uniforme

´egale `a 30◦_{C. b) Interf´erogramme moyenn´e sur plusieurs lignes de l’image tourn´ee}

de l’angle d’orientation des franges.

On constate (figure8.4b) que le signal restitu´e par une coupe perpendiculaire aux franges est quasiment sym´etrique.

Protocole de r´eglage et calibration