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H/F Doctorant-e en Instrumentation Astrophysique pour la Haute Résolution Angulaire

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 5 octobre 2022

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Informations générales

Référence : UMR7326-ANAMEK-046
Lieu de travail : MARSEILLE 13
Date de publication : mercredi 14 septembre 2022
Nom du responsable scientifique : Benoit Neichel
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 décembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Pour l'imagerie directe d'exoplanètes depuis le sol, les performances exigées de l'Optique Adaptative sont extrêmes car toute phase résiduelle se traduit par des résidus de lumière stellaire qui réduisent la détectabilité potentielle des planètes. Les limites fondamentales de tels instruments reposent sur la qualité de la mesure de front d'onde, avec le bruit de photons comme limite fondamentale.
L'analyse de surface d'onde (ASO) est fortement liée aux contraintes technologiques sur les détecteurs, et pousse ceux-ci vers des détecteurs toujours plus rapides, sans bruit de lecture, et à des formats de plus en plus grands.
Dans ce contexte, les ASOs à filtrage de Fourier sont parmi les ASOs les plus sensibles qui existent et sont donc d'excellents candidats pour les instruments de XAO. Depuis plus de 5ans, notre groupe (LAM/ONERA) a donc fortement poussé les développements et validations de concepts de nouveaux ASOs à filtrage de Fourier, afin de gagner en maturité sur leur utilisation, mais aussi pour proposer des solutions innovantes (de concept de filtrage ou d'exploitation des données brutes provenant de l'ASO) pour améliorer la sensibilité.
Mais la sensibilité n'est qu'une des faces de l'optimisation des ASOs, et bien souvent optimiser la sensibilité se paie au prix de la linéarité. Par exemple, si les performances de la pyramide non-modulée semblent excellente, en pratique il est très difficile, voire impossible, de faire fonctionner ce dispositif, à cause de la non-linéarité et la saturation de ce senseur.
Nous avons récemment montré qu'il serait possible d'utiliser plusieurs longueurs d'ondes en parallèle, et utiliser la mise à l'échelle chromatique de la turbulence (connue théoriquement) pour calibrer le signal effectivement mesuré. Autrement dit, on compare la phase reconstruite à différente longueur d'onde par rapport à celle attendue théoriquement, et cela nous permet d'estimer et compenser les erreurs de linéarité.
Nous pourrions bénéficier de l'extrême sensibilité d'ASO tels que la pyramide non-modulée, mais pour des ASOs de 1er étage, qui verrait la pleine turbulence. Cela permettrait de simplifier les futurs systèmes d'XAO tout en se rapprochant des performances ultimes de ce type d'analyseurs
Les objectifs de la thèse sont :
1. Développer des simulations End-to-End pour modéliser le comportement exact d'un ASO à Filtrage de Fourier.
2. Démontrer en simulation le concept de la « rainbow pyramide », et la robustesse de ce nouveau senseur à des variations de phases de grande amplitude.
3. Extrapoler les résultats à des phases non-atmosphériques, telle que le fameux « petalling » ou « Low Wind Effect ». Ici le bras de levier en longueurs d'onde devrait permettre de résoudre les indéterminations de 2pi.
4. Monter un banc afin de valider expérimentalement les nouveaux concepts de linéarisation / mesures d'aberrations non atmosphériques.
Pour les aspects expérimentaux, nous proposons d'utiliser le banc PAPYRUS, disponible au LAM et à l'OHP, sur lequel une voie analyseur pyramide « classique » est disponible.

Contexte de travail

Le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM) fournira tout d'abord l'accès aux outils de simulations E2E, et aux clusters de calculs. Le LAM fournira ensuite l'accès aux bancs d'expérimentations, avec LOOPS et PAPYRUS.
L'étudiant(e) sera intégré(e) au Groupe de R&D, sous la direction de Benoit Neichel.

Informations complémentaires

Master en instrumentation, physique, optique, astronomie requis.

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