Message de Mahawa Cissé

J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse intitulée « Optimisation des analyseurs à filtrage de Fourier pour l’imagerie à haut contraste : Applications aux télescopes géants. » La soutenance aura lieu le mardi 17 décembre à 16h (heure de Paris) dans l’amphithéâtre du LAM. La soutenance pourra être suivie à distance via le lien zoom ci-dessous :

Lien zoom : https://univ-amu-fr.zoom.us/j/88281...

Identifiant de la reunion : 882 8174 8988
Mot de passe : 544858

La soutenance sera en anglais. Vous trouverez ci-dessous le résumé de la thèse ainsi que la composition du jury.

Résumé :

Depuis 1995, des milliers d’exoplanètes ont été identifiées à l’aide de diverses techniques. Naturellement, la prochaine étape consiste à trouver une planète capable d’abriter la vie. Parmi les différentes techniques de détection, l’imagerie à haut contraste (ou imagerie directe) contribue à analyser le spectre des planètes et à identifier d’éventuels bio-marqueurs dans leurs atmosphères. Un système à haut contraste permet d’éliminer la lumière de l’étoile afin de rendre visible les planètes car leur luminosité est un million, voire un milliard de fois plus faible que celle des étoiles. Pour fonctionner de manière optimale, cet instrument doit recevoir un front d’onde dépourvu d’aberrations. Les systèmes d’optique adaptative (OA), composés d’un miroir déformable, d’un analyseur de front d’onde (ASO) et d’un calculateur temps réel, compensent la turbulence atmosphérique, améliorant ainsi la résolution de ces instruments pour l’astronomie au sol. L’avènement des télescopes géants (de plus de 20 m de diamètre) présente de nouveaux défis pour les systèmes d’OA en matière de correction du front d’onde permettant la détection d’Exo-Terre (exoplanète similaire à la Terre). Les miroirs primaires de la prochaine génération de télescopes seront composés de plusieurs "petits" miroirs pour atteindre la taille souhaitée : on parle alors de miroirs segmentés. Des stratégies doivent être mises en œuvre pour corriger à la fois la fragmentation de la pupille et la turbulence atmosphérique. Les ASOs traditionnels, tels que le Shack-Hartmann, sont excellents pour mesurer la turbulence atmosphérique mais sont insensibles à la fragmentation de la pupille. Inversement, les pyramides non modulées ou le masque de Zernike sont plus sensibles à la fragmentation de la pupille mais moins efficaces pour mesurer la turbulence atmosphérique. Cette thèse de doctorat porte sur les ASOs de nouvelle génération qui feront partie intégrante des systèmes d’OA des télescopes géants segmentés. Ces analyseurs appartiennent à la famille des ASOs à filtrage de Fourier dont le masque de Zernike et l’analyseur pyramide en sont des exemples. Le principal objectif de mon doctorat était de développer une compréhension approfondie de la réponse non linéaire de ces analyseurs et de son impact sur l’estimation du front d’onde. J’ai alors, proposé deux solutions permettant de diminuer les effets non-linéaire : une modification de l’ASO et une modification du reconstructeur utilisé pour l’estimation du front d’onde. Les solutions proposées devraient améliorer la correction fournie par le système d’OA.

Composition du jury :

• Maud Langlois (CRAL) – Rapporteure (Reviewer)
• Esteban Vera Rojas (PUCV) – Rapporteur (Reviewer)
• Rebecca Jensen-Clem (UCSC) – Examinatrice (Examiner)
• Marcel Carbillet (OCA) – Examinateur (Examiner)
• Antonin Bouchez (W.M Keck Observatory) – Examinateur (Examiner)
• Magali Deleuil (LAM) – Présidente (President)
• Thierry Fusco (ONERA) – Directeur (Director)
• Benoît Neichel (LAM) – Co-Directeur (Co-Director)

English version

I am pleased to invite you to my PhD defense entitled "Optimising Fourier Filtering Wavefront Sensing for High-Contrast Imaging : Applications to Extremely Large Telescopes". The defense will occur on Tuesday, December 17, at 4:00 PM (French time) in the LAM amphitheatre. A Zoom connection for remote participation will be set up as well :

Join Zoom Meeting : https://univ-amu-fr.zoom.us/j/88281...

Meeting ID : 882 8174 8988
Passcode : 544858

The presentation will be held in English, and you can find the abstract below.

Abstract :

Since 1995, thousands of exoplanets have been identified using various techniques including high-contrast imaging (or direct imaging) which contributes to the detection and spectral characterisation of these planets. To function optimally, this type of instrument must receive a wavefront corrected for all aberrations. They therefore integrate adaptive optics (AO) systems, composed of a deformable mirror, a wavefront sensor (WFS) and a real-time computer (RTC), to measure and compensate in real time all phase perturbations induced by atmospheric turbulence, the telescope and the instrument itself.

The advent of giant telescopes (from 24 to 39min diameter) presents new challenges for AO systems in terms of wavefront correction allowing the detection of Exo-Earth (an exoplanet similar to Earth). The primary mirrors of the next generation of giant telescopes will be segmented to reach the desired size. The problems related to the segmentation of the primary mirror (in particular, related to the shadow cast by the secondary mirror supports) require the implementation of innovative measurement and phase correction strategies to manage both pupil fragmentation and atmospheric turbulence. Classical approaches for wavefront measurements (Shack-Hartmann, Modulated Pyramid) are optimised to measure atmospheric turbulence but are insensitive to the differential piston generated by fragmented pupils. Conversely, some other sensors such as unmodulated pyramids or Zernike masks are more sensitive to pupil fragmentation but less effective in measuring atmospheric turbulence due to their very reduced linearity domain.

This PhD thesis focuses on new generation of WFSs that will be an integral part of the AO systems of giant segmented telescopes. These sensors belong to the Fourier filtering WFS family of which the Zernike mask and the unmodulated pyramid are examples. The main objective of my PhD was to develop a thorough understanding of the nonlinear response of these sensors and its impact on wavefront estimation. I then proposed two solutions to reduce the nonlinear effects : a modification of the WFS and a modification of the reconstructor used for wavefront estimation

Mis à jour le 12 décembre 2024