H/F Contrat de recherche sur la mesure et le contrôle polychromatique du front d’onde

Missions :
Au cours des trois dernières décennies, la découverte de près de 6 000 exoplanètes a révélé une diversité extraordinaire des systèmes planétaires. L’imagerie directe, et en particulier la coronographie, s’est imposée comme l’une des méthodes les plus prometteuses pour détecter et caractériser les exoplanètes dans la zone habitable de leur étoile hôte. Cette approche est envisagée pour les futures grandes infrastructures, comme le Habitable World Observatory (HWO) de la NASA dans l’espace et l’ELT de l’ESO au sol avec son instrument PCS.
Le projet AMINO (co-PI : J. Mazoyer et V. Chambouleyron) vise à relever certains des défis associés à l’imagerie directe, en particulier pour l’observation d’exo-Terres avec des rapports de flux planète/étoile allant jusqu’à 10^-10. L’un de ces défis est le contrôle précis des aberrations de la lumière entrante à l’aide d’optiques déformables, afin de maintenir des zones de haut contraste (trous noirs) sur de longues périodes et sur une large bande spectrale, ce qui est crucial pour la spectroscopie des planètes faibles. Le projet AMINO se concentre sur l’avancement des techniques de détection de front d’onde en plan focal (FPWFS), pour estimer les aberrations et créer ou maintenir des trous noirs. Notre équipe a été pionnière dans certaines de ces techniques et est actuellement impliquée dans leur intégration dans des démonstrateurs technologiques spatiaux et terrestres : le coronographe (CGI) du télescope spatial Roman de la NASA et SPHERE+ sur le VLT de l’ESO. Cependant, l’efficacité de ces méthodes de FPWFS diminue rapidement en large bande spectrale : les instruments actuels doivent s’appuyer sur des mesures séquentielles lentes dans plusieurs bandes étroites, ce qui limite leurs performances.
Le travail proposé explorera deux méthodes complémentaires de détection et de contrôle de front d’onde : le capteur de front d’onde de Zernike (ZWFS) et la conjugaison de champ électrique avec sondage par paires (EFC+PWP). Ces méthodes ont été validées indépendamment, mais n’ont jamais été étudiées ni utilisées ensemble pour améliorer leurs performances respectives. Dans ce contexte, le travail sera organisé en deux parties séquentielles :
1. Simulation et conception d’un ZWFS polychromatique : Le candidat retenu réalisera des simulations pour explorer l’espace des paramètres du banc d’essai THD2 et trouver la conception optimale du masque de Zernike. Le masque sera ensuite conçu, fabriqué (par une entreprise externe) et vérifié sur la plateforme de métrologie du LAM. En parallèle, la personne recrutée étudiera en simulation comment combiner au mieux les mesures du ZWFS avec l’EFC+PWP pour le creusement et le maintien des trous noirs.
2. Mise en œuvre sur le banc d’essai THD2 au LIRA : Le composant ZWFS et les méthodes explorées en simulation seront ensuite mises en œuvre sur le banc d’essai THD2 à Paris pour le creusement et le maintien de trous noirs en la
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