Validation/Caractérisation théorique du système 42

2.3.3.1 Champ de vue

Le champ de vue du système a été défini utilisant Zemax. La Table 2.10 indique l’angle de vignetting des différentes sorties du système. La fraction des rayons vignettés est toujours inférieure à 100% à cause de l’obscuration centrale du télescope. Il est à noter que le FOV de la sortie WFS et la sortie SHS peut être réduit avec l’iris indiqué à la section 2.2.

43

Figure 2.9 : Vignetting miminal selon le champ de vue, SHS

Figure 2.10 : Vignetting minimal selon le champ de vue, WFS test

Le champ de vue obtenu est extrêmement petit. Cependant, puisque nous nous sommes restreints à corriger les effets de notre étoile guide, une FOV plus large n’est pas strictement nécessaire. La manière la plus simple d’augmenter le FOV est de diminuer le trajet optique, ce qui est impossible voyant le besoin de deux branches d’imagerie.

Table 2.10 : FOV selon la sortie, avec iris ouvert (max) et fermé (min)

Sortie FOV arcsec FOV arcsec

A 36

B 21.6 3.6

44

2.3.3.2 Qualité de front d’onde

Une erreur dans le design initial nous a posé plusieurs contraintes additionnelles au niveau du design, puisqu’il manquait le temps et les ressources pour obtenir un design idéal. En vérifiant la Figure 2.4, les composantes 3 et 5 ont été rajoutées pour compenser ce changement.

À cette fin, nous avons été contraints d’accepter certaines aberrations dans le design pour permettre un positionnement adéquat des pupilles. La section suivante présente les aberrations dans le système et explique leurs sources.

Table 2.11 : Valeurs (en Waves) des différents polynômes de Zernike

Coefficients Noll SC SHS TWFS DM 3-4 4 -0.1408 0.3382 0.3942 0.0921 0.0007 5 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 6 0.0003 -0.0005 -0.0010 0.0000 0.0000 7 0.0043 0.0079 0.0095 0.0007 0.0000 8 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 9 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 11 0.1315 0.1177 0.1177 0.1159 0.1123

Les aberrations à la sortie du système sont évaluées en utilisant la version circulaire des polynômes de Zernike. Plusieurs métriques utilisées normalement sont peu évocateurs à cause de la forme annulaire de la

45

pupille. Les éléments les plus notables sont la présence d’un défocus (4) important, ainsi que de l’aberration sphérique (11). Le piston et le tilt (1, 2 et 3) sont négligés ici, puisqu’ils sont évalués en estimant la position moyenne du front d’onde.

La source du défocus est moins évidente. En effet, la contribution majeure semble provenir des télescopes entre le DM et les sorties de senseur de front d’onde. Ceci semble indiquer que les modifications faites au système optique pour compenser l’erreur sont moins bien adaptées

L’aberration sphérique, comme nous pouvons voir, est présente dans tout le système. Pour démontrer ceci, le front d’onde au DM a été pris pour comparer cette progression. Comme nous pouvons voir, la majeure source de cette aberration est l’OAP. Le système optique entre le DM et la caméra est aussi une source importante. Une légère composante de coma est aussi présente dans le système. Elle est peu importante, et semble provenir aussi des télescopes utilisés pour rejoindre le DM et les senseurs de front d’onde.

Il est aussi possible de noter quelques aberrations de différents trajets dans le système, en comparant les différentes sorties. Ceci est très important si nous voulons adéquatement comparer la performance de deux senseurs de front d’onde. Si nous considérons les deux sorties de senseur de front d’onde, nous observons surtout une augmentation du défocus et de la coma. La caméra science cependant présente plus d’aberrations sphériques que les autres sorties.

2.3.3.3 Tolérancemement

Pour valider l’assemblage du système, plusieurs analyses de tolérancement ont été effectuées. La section suivante décrit ces analyses.

2.3.3.3.1 Tolérancement mécanique

Plusieurs éléments peuvent entrer en compte pour le tolérancement mécanique du système. Les variations de température, ainsi que l’orientation gravitationnelle ont été considérées.

Les variations de température peuvent affecter le système si les supports des optiques changent de volume à un taux différent que l’optique. Ceci peut causer des bris si la température est trop froide. À cette fin, les supports d’optiques ont été adaptés pour éviter les problèmes de déformation.

Puisque le télescope doit être réorienté pour l’observation astronomique, les forces gravitationnelles déplacent les supports des éléments optiques. À cette fin, nous avons reçu l’assistance de Phillipe Goyette de l’INO et de Philipe Vallée de l’Université de Montréal. Leurs analyses du déplacement des éléments optiques ont montré une déformation inférieure à 2 pour un télescope placé à 30° du zénith.

46

2.3.3.3.2 Tolérancement optique

Le tolérancement optique a été effectué pour évaluer les variations de front d’onde ayant comme source le désalignement et les erreurs de fabrication. Les erreurs de déplacement considérés sont le tilt ( 0.1°) le décentrage et la variation de position axiale ( 0.1 ). Les tolérances de fabrication sont considérés au grade « précision » pour le rayon de courbure et l’irrégularité de surface. Les pièces proviennent majoritairement de Thorlabs, qui utilise ce grade de précision sur ses éléments optiques. Les tolérances du télescope n’ont pas été considérées, puisqu’elles ne sont pas connues.

Une analyse de sensibilité a été effectuée initialement pour déterminer la contribution individuelle de chacune des pièces optiques. Pour les sorties de WFS (PWFS et SHS), la majeure partie des changements de front d’onde néfaste proviennent du déplacement des éléments avant le DM. L’OAP est sensible par rapport à son centrage et le positionnement du foyer. Une analyse plus poussée révèle que ce type de décentrage peut induire de l’astigmatisme. Les miroirs de repli avant l’OAP sont aussi très sensibles au tilt. À cette fin, des degrés de liberté seront ajoutés au miroir de repli 3 pour permettre une compensation. Il est à noter que dans aucun cas les tolérances de fabrication des optiques ont induit des variations plus importantes que les autres sources.

L’analyse de la sortie de la caméra science montre une grande sensibilité à la position des lentilles qui permettent de focaliser le faisceau. Cependant, les variations de tailles du spot représentent moins d’une demie du diamètre. De plus, l’utilisation de support en cage dans le montage permet un ajustement plus contrôlé du positionnement des lentilles.

Une analyse additionnelle par Monte-Carlo a été effectuée pour observer l’effet des erreurs successives. Celle-ci a été effectuée considérant le « cœur » du système (pré-DM) et les 3 sorties. L’analyse sur le cœur indique une bonne fiabilité du système en assumant une compensation du tilt avec le miroir contrôlé. La variation du point dans la caméra science est minime, et ne dépasse pas la taille de la tache d’Airy. La variation sur les sorties de front d’onde sont plus notables; une compensation du front d’onde sera nécessaire durant l’assemblage du système.

47