L’optique du futur pour la détection directe des exoplanètes
Aperçu
Développer la prochaine génération de recombineurs pour l’interférométrie à haut-contraste à base d’optique intégrée.
Frantz MARTINACHE, MdC Observatoire de la Cote d’Azur
Elsa HUBY, Astronome Adjointe, Observatoire de Paris
Sylvestre LACOUR, CNRS, LESIA
Jean-Philippe BERGER, IPAG
Guillermo MARTIN, IPAG
Notre projet PHOTONICS a pour but de contribuer au développement de solutions optiques exploitant la technologie de l’optique intégrée pour le design de recombineurs interférométriques mono-modes. Une propriété unique de ces recombineurs est qu’avec une simple modification de ses interface, un mêmes composant peut être exploité dans une grande variété de contextes: au foyer d’un unique télescope conventionnel comme au foyer commun d’un interféromètre à très grande base, qu’il se trouve au sol ou dans l’espace. Cette propriété permet la mise au point d’un plan commun de développement de la technologie, exploitant diverses plate-formes photoniques dans des applications partageant un même but: dépasser les contraintes observationnelles d’aujourd’hui et conduire à la détection et à la caractérisation de planètes habitables.
Les différentes options que nous proposons d’explorer au cours de ce projet vont: augmenter l’efficacité du couplage optique avec les télescopes, ce qui est essentiel à la détection de faibles signaux planétaires; permettre la recombinaison simultanée d’un grand nombre de faisceaux, ce qui va produire une information riche, poussant les limites de détection vers des objets de plus faible masse; intégrer de la robustesse aux perturbations environnementales; et couvrir un grand nombre de bandes spectrales, allant du visible à l’infrarouge moyen. Lorsqu’elles seront mises en oeuvre sur des observatoires déjà en service ou en cours de construction, ces recombineurs interférométriques à base d’optique intégrée ouvriront l’accès à de nouvelles régions actuellement inaccessibles, de l’espace des paramètres décrivant les planètes extrasolaires.
Les Tâches
Nos recherches
Augmenter l’efficacité du couplage optique des solutions monomodes avec des faisceaux en provenance de grands télescopes
Développer des circuits pouvant recombiner un plus grand nombre de faisceaux, exploitant le multiplexage des circuits optiques. Designer des interfaces optiques optimisant l’injection dans des guides monomodes.
Étendre le domaine spectral de l’optique intégrée pour l’astrophysique
Prototyper des circuits optiques à base de substrats utilisables dans le visible et dans l’infrarouge moyen.
Augmenter le potentiel haut-contraste des recombineurs annulants à base d’optique intégrée
Intégrer le contrôle actif des faisceaux en entrée et utiliser des fonctions thermo-optiques pour accorder nos recombineurs en temps réel. Intégrer une rétro-propagation laser pour assurer un meilleur suivi métrologique
Étendre la performance de l’interférométrie haut-contraste à de plus larges bandes spectrales.
Développer des solutions permettant d’achromatiser les fonctions opérées par les recombineurs intérférométriques
Applications en cosmochimie et nanogéochronologie
Le consortium
Observatoire de la Côte d’Azur, Lagrange, LESIA, IPAG
Des attendus scientifiques
A court terme, les prototypes développés dans le cadre de ce projet pourront s’intégrer à des instruments au foyer des grands télescopes (le VLT, le Subaru Telescope, l’ELT) et interféromètres optiques (le VLTI et CHARA) au sol. L’optique intégrée étant particulièrement intéressante pour des applications embarquées, notre projet offre également un cadre de maturation pour rendre cette technologie compatible avec les futurs grands observatoires spatiaux: le projet d’interféromètre spatial LIFE et le projet de grand télescope optique HWO, ces deux projets étant fortement motivés par le cas scientifique des exoplanètes.
Des impacts sociétaux
Notre projet est le fruit d’un partenariat impliquant non seulement les 3 laboratoires composant le consortium mais incluant également 3 partenaires académiques (l’ESO, le Subaru Telescope, l’Université Catholique de Louvain) et 5 partenaires industriels (le CEA LETI, Thales Alenia Space France, Teem Photonics, Bright Photonics & Lionix).
Les spécifications délicates de nos prototypes, motivés par le cas scientifique très ambitieux des exoplanètes pousse les possibilités de l’optique intégrée dans ses retranchements et aura un effet vertueux vers les fabriquants qui sont associés à nos travaux de recherche et qui bénéficiera à une technologie qui joue aujourd’hui un rôle majeur dans le domaines des télécommunications.
Implantation du consortium
Nice (OCA/Lagrange), Paris (LESIA) et Grenoble (IPAG)
