Soutenance de thèse de Julien Fourez

« Evolutions et derniers développements des surfaces optiques pour répondre aux nouvelles exigences des télescopes astronomiques : études de cas pour les projets Dark Energy Survey, Virgo et ELT »

Julien Fourez (Thales SESO) soutiendra sa thèse en VAE (Validation d’Acquis par l’Expérience) au LAM le Lundi 05 Octobre à 14h.

Devant un jury composé de :

• Guillaume DRUART – ONERA – Rapporteur
• Yvan SORTAIS – Institut d’Optique IOGS – Rapporteur
• Myriam ZERRAD – Institut Fresnel – Examinatrice
• Helène Krol – CILAS – Examinatrice
• Philippe AMRAM – Président du jury
• Emmanuel HUGOT – Directeur de thèse
• Laurent PINARD – Laboratoire des Matériaux Avancés – Invité

Résumé de la thèse :

Depuis 1609, date du premier instrument astronomique à surfaces optiques créé par Galilée, les surfaces optiques pour l’astronomie n’ont cessé de se développer.
Cette thèse se propose de caractériser plus finement ces évolutions, leur intérêt scientifique et les différentes techniques associées. Nous verrons notamment que les surfaces optiques ont évolué historiquement vers des tailles plus importantes avant de tendre en même temps vers des précisions plus accrues et d’intégrer des formes plus complexes.
Cette thèse s’appuie sur des exemples de développement de certains télescopes ou de leurs instruments comme le Dark Energy Survey, l’Extremely Large Telescope, le télescope solaire GREGOR, le spectrographe PARAS ou encore le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo.
Nous constatons ainsi un plafonnement de la taille des miroirs monolithiques à 8.4 m de diamètre. Nous analysons l’évolution des spécifications de planéité vers une distribution topographique continue des défauts comme la densité spectrale de puissance ou la fonction de structure . Nous définissons aussi un critère de difficulté de fabrication et de mesure des surfaces optiques non-sphériques applicables aux freeforms.
Les défis de réalisation sont explicités à travers 2 cas d’étude limites : la fabrication d’une lentille d’un mètre de diamètre à forte ouverture (f/0,7) pour de l’astronomie grand champ et, pour le récent domaine des ondes gravitationnelles, l’obtention d’une précision de forme inférieure à 0,35 nm RMS sur une zone utile de 235 mm.
Au passage, nous explorerons quelques unes des techniques pertinentes pour relever ces défis de fabrication de surfaces optiques en analysant les propriétés des transformées de Fourier, leurs limites et les intérêts des symétries des polynômes de Zernike.