Spectroscopie


Installer un spectrographe au foyer d’un télescope est compliqué, le télescope devant conserver toutes ses possibilités de mouvements difficilement conciliables avec la stabilité que requièrent les optiques du spectrographe.

L‘utilisation de fibres optiques permet de résoudre une partie de ce problème. Il s’agit de placer différentes configurations d’outils fibrés, très souvent directement au foyer du télescope :

Exemples de configurations :

  • Fibres unitaires pour observation d’un seul objet. (MOS, MEDUSE)
  • Groupements de 20 à 40 fibres pour des objets plus larges. (IFU, UVES)
  • Groupements de plusieurs centaines de fibres pour les objets très étendus tout en conservant une pixellisation fine. (ARGUS, LCB, LIFU)

Ces liaisons vont toutes être dirigées vers la fente du spectrographe où les fibres seront arrangées en pseudo-slit, reprenant la configuration la plus proche possible de celle du spectrographe.


Fibres


Le choix des fibres est un élément crucial pour ces systèmes. Seuls quelques fabricants peuvent proposer le niveau de qualité requis : gamme de fibres, proposant un choix adapté à la plage de longueurs d’ondes recherchées, stabilité et la maitrise du process garantissant une homogénéité des caractéristiques pour une même bobine, pour un lot de bobine issues du même fibrage, pour une, ou pour plusieurs préformes


Protection des fibres


Entre le foyer du télescope et la plateforme pouvant accueillir le spectrographe, les développés peuvent aller d’une dizaine à une quarantaine de mètres. Il s’agit donc de protéger correctement et durablement ces centaines de fibres devant passer par des points stratégiques sensibles tels que les axes de liberté et de mouvements du télescope.


Compactage & Design

  • Coté télescope

Le design mécanique doit permettre de placer les fibres aux différents points désirés du foyer du télescope, avec comme contrainte principale, le plus faible encombrement possible pour ne pas perturber le champ des autres points de lecture.

Il doit s’adapter aux lentilles ou trames de lentilles, positionnées sur les fibres afin de réaliser l’adaptation entre la focale du télescope et l’ouverture numérique de ces fibres.et intégrer les contraintes de déplacements des points de prélèvement de lumière.

Enfin il doit être adapté aux caractéristiques optiques et mécaniques de la fibre elle-même.

  • Coté spectrographe

Le design mécanique du coté spectrographe nécessite un placement des fibres en fente, souvent très longues, le plus parfait possible (linéarité), en utilisant la surface maximum d’entrée du spectrographe (densité de> fibres).

Il doit également permettre de reprendre ou compenser autant que possible, pour certaines configurations, la courbure de champ du télescope.

Ces mécaniques devront garantir un «guidage axial des fibres» le plus long possible, le parallélisme des axes optiques étant un paramètre extrêmement important à maintenir, aussi bien du côté Télescope, que du côté spectrographe.


Taux de casse & FRD


Le montage des mécaniques reste extrêmement délicat et doit garantir une FRD (Focal Ratio Degradation) minimum avec un taux de casse de fibre , ou d’erreur admissible, proche de Zéro (< à 1 %).


Projets et engagements sur plusieurs Années


Les outils fibrés télescopes sont généralement des pièces uniques. Chaque outil, chaque télescope, chaque spectrographe, a sa configuration propre. Il est toutefois indispensable de tracer les constituants, de constituer nomenclatures et plans et d assurer un maintien de ces enregistrements pour une durée minimum de dix ans, pouvant être étendue selon les contrats.

Références : SEDI-ATI a réalisé ou participé à de nombreux projets de systèmes fibrés pour télescope, tels que :

FLAMES pour spectrographe GIRAFFE du VLT

MEGARA pour le GTC aux canaries,

ARES Spectrographe intégré au Télescope Joan Oró,

ESTranGIS  spectrographe pour observations solaires,

– WEAVE (Prototypes)   William Herschel télescope aux canaries,

MOONS (Prototypes) Spectrographe multi-objets pour le VLT

OPTIMOS EVE  (Prototypes) futur système fibré (MOSAIC)

Réalisations / Produits

Fibres unitaires, packaging de quelques dizaines de fibres jusqu’à plusieurs centaines, bundles, fentes, les plus beaux et les plus complexes assemblages de fibres réalisés par SEDI-ATI sont destinés à l'Astronomie.