EP0970353A1 - Dispositif et procede d'extinction de source - Google Patents

Dispositif et procede d'extinction de source

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Publication number
EP0970353A1
EP0970353A1 EP98917219A EP98917219A EP0970353A1 EP 0970353 A1 EP0970353 A1 EP 0970353A1 EP 98917219 A EP98917219 A EP 98917219A EP 98917219 A EP98917219 A EP 98917219A EP 0970353 A1 EP0970353 A1 EP 0970353A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
secondary beams
source
arms
optical system
cube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98917219A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Gay
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP0970353A1 publication Critical patent/EP0970353A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings

Definitions

  • the present invention relates to a device and method - source extinction and an achromatic interference coronograph.
  • Different types of coronographs are known. They allow observations in the vicinity of a main source and somehow constitute anti-glare systems. Coronographs are used in astronomy and have applications in the search or examination of entities close to a central star, such as close stars.
  • the occultation coronographs block the central part of an incident beam coming from a central source by letting pass the peripheral part of the beam. These coronographs have the disadvantage of not completely extinguishing the contribution of the central source, because they allow a fraction of light to pass, forming distant rings of the diffraction spot. Increasing the size of the occultation makes it possible to reduce this fraction of light but at the cost of a total loss of efficiency in areas close to the central source.
  • the occultation coronographs are therefore not suitable for the observation of objects in the immediate vicinity of the central source, these objects being of small relative dimensions and thus being difficult to discern because of the glare caused by the central source.
  • I t has been proposed a system of extinction by interference involving two telescopes.
  • the drawbacks of such a system are that they require the co-phasing of the two telescopes and produce a chromatic extinction of the source.
  • the proposed coronog raphe comprises an interferometric assembly, comprising a beam splitter which separates an incident beam into two secondary beams having the same optical power and two arms having optical paths of the same length.
  • the arms are equipped with afocal systems having opposite magnifications which produce a pupil reversal in one of the two arms.
  • the object of the invention is to make a coronograph making it possible to observe objects in the immediate vicinity of a central star, such as an exoplanet, envelopes of gas and circumstellar dust and protoplanetary discs.
  • the object of the invention is therefore a raphe coronog making it possible to extinguish the effects of a central source in its immediate vicinity, that is to say up to an angular distance projected onto the sky equal to one third of the first ray. of the stain of Airy, with a rigorous achromatism.
  • the invention is aimed at such a coronograph which improves the control of differential chromatic and / or spherical aberrations with respect to the aforementioned article by Jean GAY and Yves RABBIA, and / or makes it possible to satisfy particular constraints, such as for example forming an image at a predetermined distance in an on-board montage or obtain a magnification fixed at the output.
  • the invention relates more generally to a source extinguishing device making it possible to extinguish the effects of a central source to its immediate vicinity and in an achromatic manner, which is simple to carry out, easy to implement and precise.
  • Another object of the invention is a method of extinguishing a source extinguishing the effects of a central source as close as possible to this source with rigorous achromatism.
  • the invention has for its object a device for extinguishing a source comprising:
  • the subject of the invention is a device for extinguishing a source comprising:
  • a beam splitter receiving the incident beam from the reception means and separating this beam into two secondary beams having the same optical power
  • the optical systems having focal points, main planes and anti-principal planes, each of the focal points, main planes and anti-main planes of one of the two optical systems is respectively superimposed on a focal point, a plane anti-main and a main plane of the other optical system after formation of the output beam.
  • the arms each having a number of passages through at least one of the focal points of the optical system corresponding to this arm, the numbers of passages differ by an odd number.
  • the incident beam “comes from a central point source”
  • the beam is emitted from an area comprising a light source on which the beam is centered.
  • the source is d ite point by reference to the weak angular rays which it occupies in the incident beam. More specifically, if we want better extinction than 1 / m, the following two conditions must be met:
  • the alignment of the point source must not deviate from the ideal position by more than one angle ⁇ transferred to infinity (on the sky in the case of a coronograph), the angle 0 being given in function of the radiation of wavelength ⁇ and of the diameter D of an objective of the reception means (d iameter of the telescope for a coronograph), by the relation:
  • the source extinction device can also be used to eliminate the influence of the central part of a light source associated with an angular radius greater than that defined above, in particular if the brightness of the source is essentially concentrated in this central part.
  • point central source means the central part, to be turned off, of the source.
  • a supplementary condition which the incident beam must verify, which carries a wave emanating from the point central source, is that this wave is centrosymmetric.
  • This condition can be explained in the following way.
  • the incident beam propagating along an axis of propagation on which the point central source is centered, the symmetry of the wave emanating from the source is defined, with respect to the axis of propagation.
  • the mean square deviation ⁇ 'between the wave and its symmetric must then check:
  • An additional condition for obtaining an extinction better than 1 / m concerns the arms traversed by the secondary beams.
  • the arms must therefore generate a walking difference ⁇ along the spokes on the main axis which checks: ⁇ ⁇ ⁇ / 2 ⁇ vm
  • the source extinguishing device is based on an interferometric assembly comprising the separator of beams, the two arms fitted with optical systems and the combination means.
  • the interferometer may for example be of the Michelson or Mac-Zehnder type.
  • each passage to the focus of one of the two secondary beams causes an additional phase shift of ⁇ .
  • the two secondary beams combine with a phase shift equal to ⁇ (mod ulo 2 ⁇ ) , which causes destructive interference.
  • I t is understood that the number of passages to the focus on one of the two arms can be bare l.
  • the surrounding source generates two centrosymmetric images at the output.
  • the surrounding source being separated by an angle of separation with respect to the axis of propagation of the incident beam, two wave planes are produced at the output by this surrounding source, making an angle equal to twice the l angle of separation with respect to the axis of propagation of the output beam and forming two separate images in the image plane.
  • optical systems are not afocal.
  • the source extinguishing device according to the invention has the surprising advantage of making it possible to reduce differential aberrations and to give the possibility of satisfying predetermined constraints, such as the magnification or the position at output.
  • the means for combining the secondary beams are formed by the separator.
  • the separator, the arms and the combination means are constituted by a compact mounting around a separator cube.
  • I l preferably comprises optiq ues catadioptriq ues glued or maintained by molecular adhesion and preset to assembly.
  • the adjustment means consist of a piezoelectric system.
  • they consist of a pneumatic system.
  • each of the arms of the interferometer comprises the same captive gas and pneumatic control is carried out by varying the pressure difference of the gas between the arms.
  • the compact assembly includes means for controlling the difference in path.
  • this control is carried out statically using a laser beam passing through the assembly in the opposite direction to the normal direction and slightly off-center, so as to make a field of two bright fringes appear around a black central fringe on a pupillary image. We then balance the flows on either side of an ideal position of the black central fringe.
  • This check is preferably carried out with a white light source, the check being made possible because the path difference is zero.
  • the separator cube is based on evanescent wave filters. These filters are also said to be frustrated with total reflection.
  • the reflection and transmission coefficients of the separator cube being respectively equal to R and T, it is thus possible to obtain an efficiency 4 RT very close to 1, a low polarization and a very good symmetry of the secondary beams.
  • the separator cube preferably comprises two 45 ° prisms with evanescent waves having a prism index, separated by a gap having a gap index, the ratio of the prism index to the gap index being approximately Vs.
  • the prisms are made of sapphire and the gap is empty.
  • the prisms are made of ZnSe and the gap is made of a material chosen from Si0 2 and CaF 2 .
  • the compact assembly comprises an entry of the entry beam from a first side of the cube, an exit of the exit beam from a second side of the cube adjacent to the first side, two convex diopters for passage of the secondary beams respectively placed on third and fourth sides of the cube opposite to the first and second sides and two concave mirrors respectively opposite the diopters at the same distance.
  • the diopters and the mirrors are then spherical, each diopter being aligned with the mirror associated along an axis perpendicular to the associated side, and the radii r1 and r2 of the diopters and R1 and R2 of the mirrors are given as a function of the distance e between each of the diopters and the associated mirror and of two parameters q and Q by:
  • the parameters e, q and Q are chosen so as to minimize the differential aberrations of the assembly.
  • the parameters e, q and Q are determined so as to impose a magnification at output and / or a position at output.
  • the compact assembly comprises achromatized combinations instead of spherical ioptres.
  • the superimposition of geometric entities (foci, main planes and anti-main planes) after formation of the output beam should be understood as follows. Each of the secondary beams follows a separate path before the two secondary beams combine in the output beam. To find out if two geometric entities are superimposed, after combination, the two arms of the interferometer are reduced to a fictitious reference path between the separator and the combination means. Two geometric entities are said to be "superimposed after formation of the output beam" if and only if they are superimposed for the fictitious path.
  • the invention also relates to an achromatic interference coronograph.
  • this raphe coronog comprises a device according to the invention.
  • Such a coronograph can equip a telescope on the ground or on board. It is applicable to the research and study of exoplanets, cold companions (brown dwarfs), and double stars with large magnitude and tight gaps, therefore with fast orbits and suitable for dynamic determinations of stellar masses.
  • Another astrophysical application concerns the detection of protoplanetary discs ( ⁇ Pic type) and dust envelopes around advanced stars.
  • the invention also relates to a source extinction method.
  • the incident beam is sent to an interferometer and the incident beam is separated into two secondary beams having the same optical power
  • the secondary beams are made to traverse optical paths of the same length in the interferometer and opposite magnifications are generated for the secondary beams producing a pupil reversal for one of the secondary beams, and
  • the secondary beams are combined into an output beam, so that the point source has an extinct contribution in the output beam.
  • each of the secondary beams passing through an optical system having focal points, main planes and anti-main planes, each of the focal points, main planes and anti-main planes of one of the two optical systems is respectively superimposed on a focal point, an anti-main plane and a main plane of the other optical system after formation of the output beam.
  • Figure 1 is a block diagram of a source extinguishing device according to the invention.
  • Figure 2 shows a block diagram explaining the operation of a source extinction device according to the invention.
  • Fig ure 3A schematically shows an entry plane of a source extinguishing device as shown in Fig 2.
  • Figure 3B shows schematically an output plane obtained with a source extinguishing device such as that shown in Figure 2 and corresponding to the input plane of Figure 3A.
  • Figure 4 shows a compact assembly of a source extinguishing device according to the invention.
  • Figure 5 shows an embodiment of the beam splitter of the compact assembly of Figure 4.
  • Figure 6 shows the geometric properties of equivalent mirrors of the compact assembly of Fig ure 4.
  • a source extinguishing device represented in FIG. 1, comprises means 1 for receiving an incident light beam 1 0 returning an input light beam 1 1, an interferometer 2 emitting a beam of output 12 and means 3 for viewing the output beam 12.
  • the interferometer 2 comprises a beam splitter 4 receiving the input beam 1 1 and dividing it into two secondary beams 1 3 and 14, two arms 5 and 6 traversed respectively by the secondary beams 1 3 and 14 and means 7 for combining the secondary beams 13 and 14 into the output beam 12.
  • the separator 4 gives the secondary beams 1 3 and 14 the same optical power and the arms 5 and 6 have optical paths of the same length.
  • the receiving means 1 comprises an entrance pupil 21 receiving the incident beam 1 0.
  • This pupil 21 is for example the pupil of a telescope.
  • the display means 3, in which can be represented l image 23 of pupil 21 includes a display screen in an exit plane 24.
  • the exit screen 24 can be replaced by any other means of processing the image obtained, such as for example means of America or measurement record.
  • the arms 5 and 6 of the interferometer 2 are each provided with an optical system.
  • respective focal points F 1 and F2 and respective focal points F '1 and F'2 of the optical systems of the two arms 5 and 6 are shown, as well as main planes of entry 31 and exit 32 of the arm 5 and anti-main planes of entry 33 and exit 34 of the arm 6.
  • the planes 31 -34 are identified respectively by their points of intersection H 1, H '1, K2, K'2 with the axes of propagation of the secondary beams 13 and 14.
  • the focal points F 1 and F2 are superimposed after formation of the output beam 12, as well as the focal points F' 1 and F'2, the planes 31 and 33 and the planes 32 and 34.
  • the secondary beams 13 and 14 are represented by their axes of propagation 35 and 36, the axes 35 and 36 being drawn parallel.
  • a abscissa being defined parallel to the axes of propagation 35 and 36, two superimposed geometric entities are represented at the same abscissa.
  • the incident beam 10 is received from a point central source.
  • the entry plane 22 shows a central spot 40 corresponding to the central source and a neighboring spot 41 of substantially lower intensity, corresponding to a source neighboring the central source.
  • the interferometer 2 has the form of a compact assembly around a separating cube 50.
  • the cube 50 comprises an inlet 55 of the incident beam 1 1 on a first side 51, an outlet 56 of the outlet beam 12 on a second side 52 adjacent to the first side 51 and two convex diopters 61 and 62 of respective passages of the secondary beams 13 and 14, respectively placed on a third side 53 opposite to the first side 51 and on a fourth side 54 opposite to the second side 52.
  • the compact assembly also includes two concave mirrors 63 and 64 respectively vis-à-vis d ioptres 61 and 62.
  • the cube 50 has a separation surface acting as a separator 58, arranged in a diagonal plane 67 intersecting the intersection of the two first sides 51 and 52 and the intersection of the two last sides 53 and 54.
  • the separator cube 50 is preferably formed around evanescent wave filters, as shown in Figure 5.
  • the cube 50 thus comprises two prisms 81 and 8 2 with evanescent waves separated by a gap 83. Filters 81 and 82 have an index N and the gap 83 has an index n and a thickness rd.
  • the interstice 83 defines the separation plane 58.
  • each of the premiums 81, 82 forms one half of a cube, the two halves being separated by an iagonal plane passing through two opposite sides of the cube.
  • the set of prisms 81 and 82 and the interstice 83 allow them to directly reconstruct the geometry of the separating cube 50.
  • the prisms 81 and 82 each have in section a shape of triangle-rectang le, comprising a right angle opposite to an interface side with the gap 83.
  • the ratio of the indices N and n checks in this case:
  • the prisms 81 and 82 are made of sapphire and the gap is empty. This first example is satisfactory for use in infrared, for which the sapphire has an index N equal to 1.72.
  • the prisms 81 and 82 consist of ZnSe and the gap 83, of Si0 2
  • the thickness d of the gap 83 is advantageously 0.3 ⁇ m. This second example is very satisfactory in the visible and near infrared (wavelength less than 4 ⁇ m).
  • the prisms 81 and 82 consist of ZnSe and the gap 83, of CaF 2 .
  • the thickness d of the gap 83 is then worth 1.2 ⁇ m. This third example is very satisfactory in the visible and infrared, up to 13 ⁇ m.
  • the gap 83 is in a first example of implementation produced by vacuum deposition followed by bonding, with an adhesive of ice close to 2.5 and transparent in infrared.
  • the vacuum deposits are followed by molecular adhesion.
  • two half-layers are formed respectively on the two prisms 81 and 82 and a molecular adhesion is then made.
  • a beam 90 arrives at right angles to one face of the first prism 81 and crosses this prism 81 to the gap 83.
  • the beam 90 is then separated into a reflected beam i 91 q ui through the first prism 81 and in a transmitted beam 92 which crosses the second prism 82.
  • the beams 91 and 92 are symmetrical with respect to the separation plane 58 and have the same optical power.
  • FIG. 1 Preferably, as shown in FIG.
  • the ioptres 61, 62 and the mirrors 63, 64 are spherical, the ioptre 61 being aligned with the mirror 63 along an axis 65 perpendicular to the third side 53 of the cube 50, and the diopter 62 being aligned with the mirror 64 along an axis 66 perpendicular to the fourth side 54.
  • Each of the mirrors 63, 64 is then at the same distance from the diopter 61 or 62 associated.
  • the diopter 61 and the mirror 63 having respectively vertices si and S 1 arranged on the axis 65 and the diopter 62 and the mirror 64 having respectively vertices s2 and S2 arranged on the axis 66, the distance e is measured between the vertex si or s2 of one of the diopters 61 or 62 and the vertex S 1 or S2 of the corresponding mirror 63 or 64.
  • the diopter 61 and the mirror 63 provide a first arm 75 of the compact assembly centered on the axis 65, while the diopter 62 and the mirror 64 provide a second arm 76 of the compact assembly centered on the axis 66.
  • the equality of the distances s 1 S 1 and s2S2 ensures the equality of the optical paths in the two arms 75 and 76.
  • the diopters 61 and 62 and the mirrors 63 and 64 having respectively radii r1, r2, R 1 and R2, these radii are given as a function of the distance e and of two parameters q and Q by:
  • the diopters 61 and 62 have respectively tangent planes 71 and 72 at their vertices si and s2 whose intersection is included in the diagonal plane 67.
  • the mirrors 63 and 64 have tangent planes 73 and 74 at their vertices S 1 and S2 whose intersection is included in the diagonal plane 67.
  • FIG. 6 To better illustrate the operation of the compact assembly of Figure 4, there is shown in Figure 6 the respective images of the mirrors 63 and 64 by the diopters 61 and 62. These images are mirrors 101 and 102 spherical, virtual.
  • the mirror 101 has a center C '1 and a vertex S' 1 arranged on the axis 65 and a radius R '1.
  • the mirror 1 02 has a center C'2 and a vertex S'2 arranged on the axis 66, and a radius R'2.
  • the mirrors 101 and 102 are shown immersed in the medium of index N from which the cube 50 is formed.
  • the focal points of the first optical system, providing the first arm 75, are the center C '1 and the vertex S' 1.
  • the first optical system has a main plane 103 passing through the vertex S '1 and tangent to the mirror 101, and an antiprincipal plane 105 through the center C' 1 and parallel to the plane 103.
  • the second arm 76 is equipped with a second optical system having foci, which are the center C'2 and the apex S'2, a main plane 1 04 passing through the top S'2 and tangent to the mirror 1 02 and an anti-main plane 1 06 passing through the center C'2 and parallel to the plane 104.
  • the radii R '1 and R'2 are equal, the main plane 103 of the first optical system and the anti-main plane 1 06 of the second optical system have an intersection included in the diagonal plane 67 and the anti-main plane 1 05 of the first optical system and the main plane 1 04 of the second optical system also have an intersection included in the diagonal plane 67.
  • each of the foci, main planes and anti-planes main of one of the two optiq ues systems is respectively superimposed on a focal point, an antiprincipal plane and a main plane of the other optical system after formation of the output beam 12.
  • the input beam is introduced
  • the entry beam 1 1 in the cube 50 by the entry 55, in the direction of the axis 65.
  • the entry beam 1 1 is separated at the level of the separating plane r 58 into a transmitted beam, which traverses the first arm 75 of the assembly compact and in a reflected beam which travels through the second arm 76.
  • the two secondary beams are then combined at the level of the separating plane 58 into the output beam 12, which is recovered by the output 56 parallel to the axis 66.
  • the distance e and the parameters q and Q are chosen so as to minimize the aberrations chromatic and spherical d ifferentials.
  • the separator cube can be replaced by another type of separator, for example having a rectangular or diamond shape.
  • Such a shape can be obtained directly by assembling two prisms having the desired shape, these prisms advantageously being based on evanescent wave filters. The ratio of the indices of the prisms and the gap between the prisms must then be adjusted accordingly so that the separator donates two symmetrical secondary beams having the same optical power.
  • dioptres and non-spherical mirrors are used, by replacing, for example, the spherical lenses by achromatized combinations.

Landscapes

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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif et un procédé d'extinction de source. Le dispositif comprend un interféromètre (2) qui reçoit un faisceau lumineux incident (10) provenant d'une source centrale ponctuelle. L'interféromètre comporte un séparateur (4) séparant le faisceau incident en deux faisceaux secondaires (13, 14) ayant une même puissance optique, deux bras (5, 6) munis chacun d'un système optique, et ayant des chemins optiques de même longueur, et des moyens de combinaison (7) des faisceaux secondaires en un faisceau de sortie (12). Chacun des foyers (F1, F1'), des plans principaux (31, 32) et des plans anti-principaux de l'un des deux systèmes optiques est respectivement superposé à un foyer (F2, F'2), un plan anti-principal (33, 34) et un plan principal de l'autre système optique après formation du faisceau de sortie. De plus, les bras ayant chacun un nombre de passages par au moins un des foyers du système optique correspondant à ce bras, les nombres de passages diffèrent d'un nombre impair. De la sortie, la source ponctuelle a une contribution éteinte dans le faisceau de sortie. Application à un coronographe interférentiel achromatique.

Description

Dispositif et procédé d'extinction de source
La présente invention concerne un dispositif et un procédé - d'extinction de source et un coronographe interférentiel achromatique. Différents types de coronographes sont connus. I ls permettent des observations au voisinage d'une source principale et constituent en quelque sorte des systèmes anti- éblouissement. Les coronographes sont utilisés en astronomie et ont des applications dans la recherche ou l'examen d'entités voisines d'une étoile centrale, telles que des étoiles proches.
Les coronographes à occultation , classiquement utilisés, bloquent la partie centrale d'un faisceau incident provenant d'une source centrale en laissant passer la partie périphérique d u faisceau . Ces coronographes ont pour inconvénient de ne pas éteindre totalement la contribution de la source centrale, car ils laissent passer une fraction de lumière formant des anneaux lointains de la tache de diffraction. Accroître la dimension de l'occultation permet de réd uire cette fraction de lumière mais au prix d'une perte totale d'efficacité dans des zones proches de la source centrale. Les coronographes à occultation ne sont donc pas adaptés à l'observation d'objets au proche voisinage de la source centrale, ces objets étant de faibles dimensions relatives et étant ainsi difficilement discernables à cause de l'éblouissement provoqué par la source centrale.
I l a été proposé un système d'extinction par interférence mettant en jeu deux télescopes. Un tel système a pour inconvénients de nécessiter le co-phasage des deux télescopes et de produire une extinction chromatique de source.
Jean GAY et Yves RABBIA ont proposé dans un article « Principe d'un coronographe interférentiel » paru dans C . R. Acad . Sci. Paris, t. 322, série 2b, pp. 265-271 , 1996, un dispositif d'extinction de source éteignant la contribution d'une source ponctuelle de manière achromatique. Le coronog raphe proposé comporte un montage interférométrique, comprenant un séparateur de faisceau qui sépare un faisceau incident en deux faisceaux secondaires ayant une même puissance optique et deux bras ayant des chemins optiques de même longueur. Les bras sont équipés de systèmes afocaux ayant des grandissements opposés q ui produisent un retournement de pupille dans l'un des deux bras. L'invention a pour objectif un coronographe rendant possible l'observation d'objets dans un proche voisinage d'une étoile centrale, tel qu'exoplanète, enveloppes de gaz et de poussières circumstellaires et disques protoplanétaires .
L'invention a ainsi pour but un coronog raphe permettant d'éteindre les effets d'une source centrale en son voisinage immédiat, c'est-à-dire jusqu'à une distance angulaire projetée sur le ciel égale à un tiers du premier rayon de la tache d'Airy, avec un achromatisme rigoureux.
L'invention vise un tel coronographe qui améliore la maîtrise d'aberrations chromatiques et/ou sphériq ues différentielles par rapport à l'article précité de Jean GAY et Yves RABBIA, et/ou permette de satisfaire des contraintes particulières, telles que par exemple former une image à une distance prédéterminée dans un montage embarqué ou obtenir un grandissement fixé en sortie.
L'invention vise plus généralement un dispositif d'extinction de source permettant d'éteindre les effets d' une source centrale jusqu'à son voisinage immédiat et de manière achromatique, qui soit simple à réaliser, facile à mettre en oeuvre et précis.
L'invention a aussi pour but un procédé d'extinction de source éteig nant les effets d'une source centrale au plus près de cette source avec un achromatisme rigoureux.
A cet effet, l'invention a pou r objet un dispositif d'extinction de source comprenant: A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'extinction de source comprenant:
- des moyens de réception d'un faisceau lumineux incident provenant d'une source centrale ponctuelle, - un séparateu r de faisceau recevant le faisceau incident des moyens de réception et séparant ce faisceau en deux faisceaux secondaires ayant une même puissance optique,
- deux bras munis chacun d'un système optiq ue parcourus respectivement par les faisceaux secondaires, les bras ayant des chemins optiques de même longueur et les systèmes optiq ues ayant des g randissements opposés prod uisant un retournement de pupille dans l'un des deux bras par rapport à la pupille de l'autre bras, et - des moyens de combinaison des faisceaux secondaires en un faisceau de sortie, de telle sorte que la source ponctuelle a une contribution éteinte dans le faisceau de sortie.
Selon l'invention, les systèmes optiques ayant des foyers, des plans principaux et des plans anti-principaux, chacun des foyers, des plans principaux et des plans antiprincipaux de l'un des deux systèmes optiques est respectivement superposé à un foyer, un plan anti-principal et un plan principal de l'autre système optique après formation du faisceau de sortie. De plus, les bras ayant chacun un nombre de passages par au moins un des foyers du système optique correspondant à ce bras, les nombres de passages diffèrent d'un nombre impair.
En énonçant que le faisceau incident « provient d'une source centrale ponctuelle », on entend que le faisceau est émis à partir d 'une zone comportant une source de lumière sur laquelle est centrée le faisceau . La source est d ite ponctuelle par référence aux faibles rayons angulaires qu'elle occupe dans le faisceau incident. Plus précisément, si on veut une extinction meilleure que 1 /m, les deux conditions suivantes doivent être respectées:
- l'alignement de la source ponctuelle ne doit pas s'écarter de la position idéale de plus d'un angle θ reporté à l'infini (sur le ciel dans le cas d'un coronographe) , l'angle 0 étant donné en fonction de la radiation de longueur d'onde λ et du diamètre D d' un objectif des moyens de réception (d iamètre d u télescope pour un coronographe) , par la relation :
Θ ^
D π m - la dimension de la source ne doit pas déborder à l'infini (sur le ciel dans le cas d'un coronog raphe) d'un cercle de rayon angulaire ω , le rayon ω étant donné par: λ 2 ω = — — ==
D π m Le d ispositif d'extinction de source peut aussi servir à éliminer l'influence de la partie centrale d'une source lumineuse associée à un rayon angulaire supérieur à celui défini plus haut, notamment si la luminosité de la source est concentrée essentiellement dans cette partie centrale. Dans ce cas , on désigne par « source centrale ponctuelle » , la partie centrale, à éteindre, de la source.
U ne condition supplémentaire que doit vérifier le faisceau incident, q ui porte une onde émanant de la source centrale ponctuelle, est que cette onde soit centrosymétrique. Cette condition peut être explicitée de la manière qui suit. Le faisceau incident se propageant selon un axe de propagation sur leq uel est centré la source centrale ponctuelle, on définit le symétrique de l'onde émanant de la source, par rapport à l'axe de propagation . Pour obtenir une extinction globale meilleure q ue 1 /m en sortie pour la radiation de longueur d'onde λ, l'écart quadratique moyen ε' entre l'onde et son symétrique doit alors vérifier: U ne condition additionnelle pour obtenir une extinction meilleure que 1 /m concerne les bras parcourus par les faisceaux secondaires. Les bras doivent générer pour cela une d ifférence de marche δ le long des rayons sur l'axe principal qui vérifie: δ ≤ λ / 2πvm Le dispositif d'extinction de source est à base d'u n montage interférométrique comprenant le séparateu r de faisceaux, les deux bras munis des systèmes optiq ues et les moyens de combinaison . L'interféromètre peut être par exemple du type Michelson ou Mac-Zehnder.
L'extinction des effets de la source centrale est assurée par interférence destructive entre tout point du champ en sortie pour toutes les radiations, quelle qu'en soit la fréquence. Ainsi, l'extinction est achromatique.
L'extinction par interférence destructive s'explique par le fait q ue chaq ue passage au foyer d'un des deux faisceaux secondaires provoque un déphasage supplémentaire de π. Comme le nombre de passages aux foyers de l'un des faisceaux secondaires est supérieur d'un nombre impair au nombre de passages de l'autre faisceau secondaire, les deux faisceaux secondaires se combinent avec un déphasage égal à π (mod ulo 2 π) , ce qui provoq ue l'interférence destructive. I l est entendu que le nombre de passages au foyer sur l'un des deux bras peut être nu l .
En revanche, le rayonnement de toute source environnante à la source centrale est transmise en sortie. Dans ce cas, la source environnante génère deux images centrosymétriques en sortie. En effet, la source environnante étant écartée d'un angle d'écartement par rapport à l'axe de propagation du faisceau incident, deux plans d'onde sont prod uits en sortie par cette source environnante, faisant un angle égal au double de l'angle d'écartement par rapport à l'axe de propagation du faisceau de sortie et formant deux images séparées dans le plan image. Par contraste avec le dispositif divulgué dans l'article de Jean GAY et Yves RABBIA cité plus haut, les systèmes optiques ne sont pas afocaux. Le dispositif d'extinction de source selon l'invention présente l'avantage surprenant de permettre de réduire les aberrations différentielles et de donner la possibilité de satisfaire des contraintes prédéterminées, telles q ue le grandissement ou la position en sortie.
Préférentiellement, les moyens de combinaison des faisceaux secondaires sont formés par le séparateur.
De façon préférée, le séparateur, les bras et les moyens de combinaison sont constitués par un montage compact autour d'un cube séparateur.
U n tel système compact a pour avantages un poids modéré et une facilité de manipulation . I l comprend préférentiellement des éléments optiq ues catadioptriq ues collés ou maintenus par adhérence moléculaire et préréglés au montage.
Il est utile que le montage compact soit équipé de moyens d'ajustement de la différence de marche entre les faisceaux secondaires. Ces moyens d'ajustement permettent d'imposer à la différence de marche d'être nulle ou de compenser ses dérivés résiduelles. Dans un premier mode de réalisation avantageux, les moyens d'ajustement consistent en un système piézo-électrique. Dans un second mode de réalisation avantageux, ils consistent en un système pneumatique. Dans ce second mode de réalisation , chacun des bras de l'interféromètre comporte un même gaz prisonnier et on effectue un contrôle pneumatique en jouant sur la différence de pression d u gaz entre les bras.
I l est également intéressant que le montage compact comprenne des moyens de contrôle de différence de marche.
Avantageusement, on effectue ce contrôle de façon statique à l'aide d'un faisceau laser traversant le montage en sens opposé au sens normal et légèrement décentré, de façon à faire apparaître un champ de deux franges lumineuses autour d'une frange centrale noire sur une image pupillaire. On équilibre- ensuite les flux de part et d'autre d'une position idéale de la frange centrale noire. Ce contrôle est de préférence effectué avec une source en lumière blanche, le contrôle étant rend u possible du fait que la différence de marche est nulle.
De façon préférée, le cube séparateur est à base de filtres à ondes évanescentes. Ces filtres sont aussi d its à réflexion totale frustrée .
Les coefficients de réflexion et de transmission du cube séparateur étant respectivement égaux à R et T, on peut ainsi obtenir une efficacité 4 RT très proche de 1 , une faible polarisation et une très bonne symétrie des faisceaux secondaires.
Le cube séparateur comprend préférentiellement deux prismes à 45° à ondes évanescentes ayant un ind ice de prisme, séparés par un interstice ayant u n indice d'interstice, le rapport de l'indice de prisme à l'indice d'interstice valant approximativement Vs .
Dans une première forme de réalisation du cube séparateur, les prismes sont constitués de saphir et l'interstice est vide . Dans une seconde forme de réalisation , les prismes sont constitués de ZnSe et l'interstice est constitué d'un matériau choisi parmi le Si02 et le CaF2.
Avantageusement, le montage compact comprend une entrée du faisceau d'entrée d'un premier côté du cube, une sortie du faisceau de sortie d'un deuxième côté du cube voisin d u premier côté, deux dioptres convexes de passages des faisceaux secondaires respectivement placés sur des troisième et quatrième côtés du cube opposés aux premier et deuxième côtés et deux miroirs concaves respectivement en vis-à-vis des dioptres à une même distance.
De manière préférée, les dioptres et les miroirs sont alors sphériques, chaque dioptre étant aligné avec le miroir associé selon un axe perpendiculaire au côté associé, et les rayons r1 et r2 des dioptres et R1 et R2 des miroirs sont donnés en fonction de la distance e entre chacun des dioptres et le miroir associé et de deux paramètres q et Q par:
Q r, Q , 2(N - 1) „ 2(N - 1) Rl = e— — R2 = e^^- rl = e— - r2 = e— -
Q + l Q - l Q(q + 1) Q(q - l)
Les relations précitées assurent l'égalité des trajets optiques des deux faisceaux secondaires, ainsi que la caractéristique du dispositif d'extinction de source selon l'invention de superposition des foyers, des plans principaux et des plans anti-principaux.
De préférence, les paramètres e, q et Q sont choisis de façon à minimiser les aberrations différentielles d u montage.
Afin de minimiser les aberrations différentielles pour une position de fonctionnement prévue, on considère un point objet à l'entrée du montage et ses images par les deux bras de l'interféromètre. Les deux images sont confondues pour u ne radiation de référence, qui est une radiation de centrage repérée par l'ind ice 0. Pour minimiser les aberrations différentielles, on fait en sorte que, en s'écartant de cette radiation de référence, les images du point d'entrée restent à une distance la plus proche possible de zéro. On fait ainsi en sorte d'avoir une aberration chromatique différentielle minimale, puis une aberration sphérique différentielle minimale.
Dans une variante de réalisation , on détermine les paramètres e, q et Q de façon à imposer un grandissement en sortie et/ou une position en sortie.
Dans une variante de réalisation du montage compact, celui-ci comprend des combinaisons achromatisées au lieu des d ioptres sphériques.
La superposition des entités géométriques (foyers, plans principaux et plans anti-principaux) après formation du faisceau de sortie doit s'entendre de la manière suivante . Chacun des faisceaux secondaires suit un trajet distinct avant que les deux faisceaux secondaires ne se combinent dans le faisceau de sortie. Pour savoir si deux entités géométriques sont superposées, après combinaison , on ramène les deux bras de l'interféromètre à un trajet fictif de référence entre le séparateur et les moyens de combinaison . Deux entités géométriq ues sont d ites « superposées après formation du faisceau de sortie » si et seulement si elles sont superposées pour le trajet fictif.
L'invention a également pour objet un coronographe interférentiel achromatique. Selon l'invention, ce coronog raphe comporte un dispositif selon l'invention .
Un tel coronographe peut équiper un télescope au sol ou embarqué. I l est applicable à la recherche et l'étude d'exo- planètes, de compag nons froids (naines brunes) , et d'étoiles doubles à fort écart de magnitude et serrées, donc à orbites rapides et propres à des déterminations dynamiques de masses stellaires. Une autre application astrophysiq ue concerne la détection de disques protoplanétaires (type β Pic) et d'enveloppes de poussières autour d'étoiles évoluées.
L'invention porte aussi sur un procédé d'extinction de source. Dans de procédé:
- on reçoit un faisceau lumineux incident provenant d'une source centrale ponctuelle,
- on envoie le faisceau incident vers un interféromètre et on sépare le faisceau incident en deux faisceaux secondaires ayant une même puissance optique,
- on fait parcourir aux faisceaux secondaires dans l'interféromètre, des trajets optiques de même longueur et on génère pour les faisceaux secondaires des grandissements opposés produisant un retournement de pupille pour l'un des faisceaux secondaires, et
- on combine les faisceaux secondaires en un faisceau de sortie, de telle sorte que la source ponctuelle a une contribution éteinte dans le faisceau de sortie.
Selon l'invention, chacun des faisceaux secondaires passant dans un système optique ayant des foyers, des plans principaux et des plans anti-principaux, chacun des foyers , des plans principaux et des plans anti-principaux de l'un des deux systèmes optiq ues est respectivement superposé à un foyer, un plan anti-principal et un plan principal de l'autre système optique après formation du faisceau de sortie. De plus, chacun des faisceaux secondaires ayant un nombre de passages par au moins un des foyers du système optiq ue correspondant à ce faisceau secondaire, les nombres de passages d iffèrent d'un nombre impair.
L'invention sera mieux comprise par la description suivante de certains modes de réalisation et de mise en oeuvre , donnés à titre d'exemples au regard des dessins annexés.
La Figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif d'extinction de source selon l'invention. La Figure 2 représente un schéma de principe explicitant le fonctionnement d'un d ispositif d'extinction de source selon l'invention .
La Fig ure 3A schématise un plan d'entrée d ' un d ispositif d'extinction de source tel que représenté à la Fig ure 2.
La Figure 3B schématise un plan de sortie obtenu avec un dispositif d'extinction de source tel que celui représenté à la Figure 2 et correspondant au plan d'entrée de la Figure 3A. La Figure 4 montre un montage compact d 'un dispositif d'extinction de source selon l'invention.
La Figure 5 représente un mode de réalisation d u séparateur de faisceau d u montage compact de la Figure 4. La Figure 6 fait apparaître les propriétés géométriques de miroirs équivalents du montage compact de la Fig ure 4.
U n dispositif d'extinction de source selon l'invention , représenté sur la Figure 1 , comprend des moyens de réception 1 d'un faisceau lumineux incident 1 0 renvoyant un faisceau lumineux d'entrée 1 1 , un interféromètre 2 émettant un faisceau de sortie 12 et des moyens de visualisation 3 du faisceau de sortie 12. L'interféromètre 2 comporte u n séparateur de faisceau 4 recevant le faisceau d'entrée 1 1 et le partageant en deux faisceaux secondaires 1 3 et 14, deux bras 5 et 6 parcourus respectivement par les faisceaux secondaires 1 3 et 14 et des moyens de combinaison 7 des faisceaux secondaires 13 et 14 en le faisceau de sortie 12. Le séparateur 4 donne aux faisceaux secondaires 1 3 et 14 une même puissance optique et les bras 5 et 6 ont des chemins optiques de même longueur.
De façon plus détaillée, comme représenté à la Fig ure 2 , les moyens de réception 1 comprenne une pupille d'entrée 21 recevant le faisceau incident 1 0. Cette pupille 21 est par exemple la pupille d'un télescope. Le faisceau incident 10 , se propageant avant réception selon une d irection de propagation 25, devient le faisceau d'entrée 1 1 qui peut être visualisé dans un plan d'entrée 22. Les moyens de visualisation 3 , dans lesq uels peut être représentée l'image 23 de la pupille 21 , comprennent un écran de visualisation dans un plan de sortie 24. L'écran de sortie 24 peut être remplacé par tout autre moyen d'exploitation de l'image obten ue, tels que par exemple des moyens d'enregistrement n umérique ou de mesure.
Les bras 5 et 6 de l'interféromètre 2 sont munis chacu n d'un système optique.
Sur la Figure 2 , on a représenté des foyers d'entrée respectifs F 1 et F2 et des foyers de sortie respectifs F' 1 et F'2 des systèmes optiques des deux bras 5 et 6, ainsi q ue des plans principaux d'entrée 31 et de sortie 32 d u bras 5 et des plans anti-principaux d'entrée 33 et de sortie 34 du bras 6. Les plans 31 -34 sont repérés respectivement par leurs points d'intersection H 1 , H' 1 , K2 , K'2 avec les axes de propagation des faisceaux secondaires 13 et 14. Au sens donné précédemment, les foyers F 1 et F2 sont superposés après formation d u faisceau de sortie 12 , de même que les foyers F' 1 et F'2 , les plans 31 et 33 et les plans 32 et 34. Schématiquement sur la Figure 2, les faisceaux secondaires 13 et 14 sont représentés par leurs axes de propagation 35 et 36, les axes 35 et 36 étant tracés parallèles. U ne abscisse étant définie parallèlement aux axes de propagation 35 et 36 , deux entités géométriques superposées sont représentées à une même abscisse. En fonction nement, on reçoit le faisceau incident 10 en provenance d'une source centrale ponctuelle. Dans un exemple illustratif, représenté sur la Fig ure 3A, le plan d'entrée 22 fait apparaître une tache centrale 40 correspondant à la source centrale et u ne tache voisine 41 d'intensité sensiblement moindre, correspondant à une source avoisinant la source centrale. On envoie ensuite le faisceau d'entrée 1 1 vers l'interféromètre 2 , on le sépare en les faisceaux secondaires 1 3 et 14 auxquels on fait parcourir les bras 5 et 6, on combine les faisceaux secondaires 1 3 et 14 en le faisceau de sortie 12 et on visualise le faisceau de sortie 12 dans le plan de sortie 24. On observe alors dans l'exemple présenté, comme on peut le voir sur la Figure 3B, l'extinction de la contribution de la source centrale dans le plan de sortie 24. Ceci est schématisé sur la Figure 3B par l'emplacement en pointillés d'un disque central 42. La source avoisinante génère q uant à elle deux images 43 et 44 symétriques par rapport au centre du champ.
Dans un mode de réalisation particulier du dispositif d'extinction de source selon l'invention , représenté sur la Figure 4, l'interféromètre 2 a la forme d'un montage compact autour d'un cube séparateur 50. Le cube 50 comprend une entrée 55 du faisceau incident 1 1 d'un premier côté 51 , une sortie 56 du faisceau de sortie 12 d'un deuxième côté 52 voisin d u premier côté 51 et deux dioptres convexes 61 et 62 de passages respectifs des faisceaux secondaires 13 et 14 , respectivement placés sur un troisième côté 53 opposé au premier côté 51 et sur un quatrième côté 54 opposé au deuxième côté 52. Le montage compact comprend aussi deux miroirs concaves 63 et 64 respectivement en vis-à-vis des d ioptres 61 et 62. Le cube 50 comporte une surface de séparation faisant office de séparateur 58 , disposé selon un plan d iagonal 67 recoupant l'intersection des deux premiers côtés 51 et 52 et l'intersection des deux derniers côtés 53 et 54. Le cube séparateur 50 est préférentiellement formé autour de filtres à ondes évanescentes, telles que représentés sur la Figure 5. Avantageusement, le cube 50 comprend ainsi deux prismes 81 et 82 à ondes évanescentes séparées par un interstice 83. Les filtres 81 et 82 ont un indice N et l'interstice 83 a un indice n et une épaisseu r d . L'interstice 83 définit le plan de séparation 58. Préférentiellement, chacun des primes 81 , 82 forme une moitié d' un cube, les deux moitiés étant séparées par un plan d iagonal passant par deux côtés opposés d u cube. Ainsi , l'ensemble des prismes 81 et 82 et de l'interstice 83 permettent-ils de reconstituer directement la géométrie d u cube séparateu r 50. Dans cette config uration, les prismes 81 et 82 ont en section chacun une forme de triangle-rectang le , comprenant un angle droit opposé à un côté d'interface avec l'interstice 83. Le rapport des indices N et n vérifie dans ce cas: Dans un premier exemple de cette forme préférée de réalisation, les prismes 81 et 82 sont constitués de saphir et l'interstice est vide. Ce premier exemple est satisfaisant pour une utilisation en infrarouge, pour laquelle le saphir a un indice N égal à 1 ,72.
Dans un deuxième exemple de réalisation , les prismes 81 et 82 sont constitués de ZnSe et l'interstice 83, de Si02 L'épaisseur d de l'interstice 83 vaut avantageusement 0,3 μm . Ce deuxième exemple est très satisfaisant dans le visible et l'infrarouge proche (longueur d'onde inférieure à 4 μm) .
Dans un troisième exemple de réalisation , les prismes 81 et 82 sont constitués de ZnSe et l'interstice 83, de CaF2. Avantageusement, l'épaisseur d de l'interstice 83 vaut alors 1 ,2 μm . Ce troisième exemple est très satisfaisant dans le visible et l'infrarouge , jusqu'à 1 3 μm.
Dans le deuxième et le troisième exemples, l'interstice 83 est dans u n premier exemple de mise en oeuvre réalisé par des dépôts sous vide suivis d'un collage, avec une colle d'ind ice voisin de 2 , 5 et transparente en infrarouge. Dans un deuxième mode de mise en oeuvre, les dépôts sous vide sont suivis d'une adhérence moléculaire. Dans un troisième mode de mise en oeuvre pour couche épaisse, on forme deux demi- couches respectivement sur les deux prismes 81 et 82 et on fait une adhérence moléculaire ensuite.
En fonctionnement, un faisceau 90 parvient à ang le droit sur une face d u premier prisme 81 et traverse ce prisme 81 jusqu'à l'interstice 83. Le faisceau 90 est alors séparé en un faisceau réfléch i 91 q ui travers le premier prisme 81 et en un faisceau transmis 92 qui traverse le second prisme 82. Grâce aux propriétés des prismes 81 et 82 et de l'interstice 83, les faisceaux 91 et 92 sont symétriques par rapport au plan de séparation 58 et ont une même puissance optique . De manière préférée, comme représenté à la Figure 4, les d ioptres 61 , 62 et les miroirs 63, 64 sont sphériques, le d ioptre 61 étant aligné avec le miroir 63 selon un axe 65 perpendiculaire au troisième côté 53 du cube 50, et le dioptre 62 étant aligné avec le miroir 64 selon un axe 66 perpendiculaire au quatrième côté 54. Chacun des miroirs 63 , 64 est alors à une même distance e d u dioptre 61 ou 62 associé.
Le d ioptre 61 et le miroir 63 ayant respectivement des sommets si et S 1 disposés sur l'axe 65 et le dioptre 62 et le miroir 64 ayant respectivement des sommets s2 et S2 disposés sur l'axe 66, la distance e est mesurée entre le sommet si ou s2 d'un des dioptres 61 ou 62 et le sommet S 1 ou S2 d u miroir 63 ou 64 correspondant.
Le dioptre 61 et le miroir 63 munissent un premier bras 75 du montage compact centré su r l'axe 65, tandis q ue le dioptre 62 et le miroir 64 munissent un second bras 76 d u montage compact centré sur l'axe 66. L'égalité des distances s 1 S 1 et s2S2 assure l'égalité des trajets optiques dans les deux bras 75 et 76. Les dioptres 61 et 62 et les miroirs 63 et 64 ayant respectivement des rayons r1 , r2, R 1 et R2 , ces rayons sont donnés en fonction de la distance e et de deux paramètres q et Q par:
Q Q . 2(N - 1) „ 2(N - 1) Rl = e^^- R2 = e— — rl = e— r2 = e— -
Q + i Q - i Q(q + i) Q(q - i)
Les dioptres 61 et 62 ont respectivement des plans tangents 71 et 72 en leurs sommets s i et s2 dont l'intersection est incluse dans le plan diagonal 67. De façon similaire, les miroirs 63 et 64 ont des plans tangents 73 et 74 en leurs sommets S 1 et S2 dont l'intersection est incluse dans le plan diagonal 67.
Afin de mieux illustrer le fonctionnement du montage compact de la Figure 4, on a représenté sur la Figure 6 les images respectives des miroirs 63 et 64 par les dioptres 61 et 62. Ces images sont respectivement des miroirs 101 et 1 02 sphériques, virtuels. Le miroir 101 a u n centre C' 1 et un sommet S' 1 disposés sur l'axe 65 et un rayon R' 1 . Le miroir 1 02 a u n centre C'2 et un sommet S'2 disposés sur l'axe 66 , et un rayon R'2. Les miroirs 101 et 1 02 sont représentés immergés dans le milieu d'indice N dont est formé le cube 50. Les foyers d u premier système optique, munissant le premier bras 75, sont le centre C' 1 et le sommet S' 1 . Le premier système optique a un plan principal 103 passant par le sommet S' 1 et tangent au miroir 101 , et un plan antiprincipal 1 05 passant par le centre C' 1 et parallèle au plan 103. De façon similaire, le second bras 76 est équipé d'un second système optiq ue ayant des foyers, qui sont le centre C'2 et le sommet S'2 , un plan principal 1 04 passant par le somment S'2 et tangent au miroir 1 02 et un plan anti-principal 1 06 passant par le centre C'2 et parallèle au plan 104.
Grâce aux relations précédentes du montage compact, les rayons R' 1 et R'2 sont égaux, le plan principal 103 d u premier système optiq ue et le plan anti-principal 1 06 du second système optiq ue ont une intersection incluse dans le plan diagonal 67 et le plan anti-principal 1 05 d u premier système optique et le plan principal 1 04 d u second système optiq ue ont également une intersection incluse dans le plan d iagonal 67. Ainsi, chacun des foyers, des plans principaux et des plans anti-principaux de l'un des deux systèmes optiq ues est respectivement superposé à un foyer, un plan antiprincipal et un plan principal de l'autre système optique après formation du faisceau de sortie 12. En fonction nement, on introduit le faisceau d'entrée
1 1 dans le cube 50 par l'entrée 55, dans la direction de l'axe 65. Le faisceau d'entrée 1 1 est séparé au niveau d u plan séparateu r 58 en un faisceau transmis , qui parcourt le premier bras 75 d u montage compact et en un faisceau réfléchi q ui parcourt le second bras 76. Les deux faisceaux secondaires sont ensuite combinés au niveau du plan séparateur 58 en le faisceau de sortie 12 , qu'on récupère par la sortie 56 parallèlement à l'axe 66.
Avantageusement, on choisit la distance e et les paramètres q et Q de façon à minimiser les aberrations d ifférentielles chromatique et sphérique. Dans une variante de réalisation , on impose le grandissement en sortie et/ou la position 'en sortie.
Le cube séparateur peut être remplacé par un autre type de séparateur, ayant par exemple une forme rectangulaire ou de losange. Une telle forme peut être obten ue directement par l'assemblage de deux prismes ayant la forme désirée, ces prismes étant avantageusement à base de filtres à ondes évanescentes. Le rapport des indices des prismes et de l'interstice entre les prismes doit alors être ajusté en conséq uence pour que le séparateur don ne deux faisceaux secondaires symétriques ayant une même puissance optiq ue.
Dans d'autres modes de réalisation , on emploie des dioptres et des miroirs non sphériques, en remplaçant par exemple les d ioptres sphériques par des combinaisons achromatisées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'extinction de source comprenant:
- des moyens de réception (1) d'un faisceau lumineux incident (10) provenant d'une source centrale ponctuelle, - un séparateur de faisceau (4, 58) recevant le faisceau incident (10) des moyens de réception (1) et séparant ledit faisceau (10) en deux faisceaux secondaires (13, 14) ayant une même puissance optique,
- deux bras (5, 6, 75, 76) munis chacun d'un système optique parcourus respectivement par les faisceaux secondaires (13, 14), les bras (5, 6, 75, 76) ayant des chemins optiques de même longueur et les systèmes optiques ayant des grandissements opposés produisant un retournement de pupille dans l'un des deux bras (76), par rapport à la pupille de l'autre bras (75), et
- des moyens de combinaison (7, 58) des faisceaux secondaires (5, 6, 75, 76) en un faisceau de sortie (12), de telle sorte que la source ponctuelle a une contribution éteinte dans le faisceau de sortie (12), caractérisé en ce que lesdits systèmes optiques ayant des foyers (F1, F2, F1', F'2, C'1, C'2, S'1, S'2), des plans principaux (31, 32, 103, 104) et des plans anti-principaux (33, 34, 105, 106), chacun des foyers, des plans principaux et des plans anti-principaux de l'un des deux systèmes optiques est respectivement superposé à un foyer, un plan anti-principal et un plan principal de l'autre système optique après formation du faisceau de sortie (12) et les bras (5, 6, 75, 76) ayant chacun un nombre de passages par au moins un des foyers du système optique correspondant audit bras, lesdits nombres de passages diffèrent d'un nombre impair.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de combinaison (7) des faisceaux secondaires (13, 14) sont formés par le séparateur (58).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le séparateur (58), les bras (75, 76) et les moyens de combinaison (58) sont constitués par un montage compact autour d'un cube séparateur (50).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cube séparateur (50) est à base de filtres à ondes évanescentes.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le cube séparateur (50) comprend deux prismes (81, 82) à 45° à ondes évanescentes ayant un indice de prisme (N) séparés par un interstice (83) ayant un indice d'interstice (n), le rapport (N/n) de l'indice de prisme (N) à l'indice d'interstice (n) valant approximativement 3.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les prismes (80, 82) sont constitués de saphir et l'interstice (83) est vide.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les prismes (81, 82) sont constitués de ZnSe et l'interstice (83), d'un matériau choisi parmi le Si02 et le CaF2.
8. Dispositif selon la revendication 2 et selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le montage compact comprend une entrée (55) du faisceau incident (11) d'un premier côté (51) du cube (50), une sortie (56) du faisceau de sortie (12) d'un deuxième côté (52) du cube (50) voisin du premier côté (51), deux dioptres convexes (61, 62) de passages des faisceaux secondaires (13, 14) respectivement placés sur des troisième (53) et quatrième (54) côtés du cube (50) opposés aux premier (51) et deuxième (52) côtés et deux miroirs concaves (63, 64) respectivement en vis-à-vis des dioptres (61, 62) à une même distance (e).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les dioptres (61, 62) et les miroirs (63, 64) sont sphériques, chaque dioptre (61, 62) étant aligné avec le miroir (63, 64) associé selon un axe (65, 66) perpendiculaire au côté associé (53, 54), et les rayons r1 et r2 des dioptres (61, 62) et R1 et R2 des miroirs (63, 64) sont donnés en fonction de la distance e entre chacun des dioptres (61, 62) et le miroir associé (63, 64) et de deux paramètres q et Q par:
Q Q 2(N-1) 2(N-1) Rl = e-^- R2 = e-^- rl = e — - r2 = e — -
Q + l Q-l Q(q + 1) Q(q-l)
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les paramètres e, q et Q sont choisis de façon à minimiser les aberrations différentielles du montage.
11. Coronographe interférentiel achromatique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
12. Procédé d'extinction de source dans lequel:
- on reçoit un faisceau lumineux incident (10) provenant d'une source centrale ponctuelle, - on envoie le faisceau incident (10) vers un interféromètre (2, 50) et on sépare le faisceau incident (11) en deux faisceaux secondaires (13, 14) ayant une même puissance optique,
- on fait parcourir aux faisceaux secondaires (13, 14) dans l'interféromètre (2, 50), des trajets optiques de même longueur et on génère pour lesdits faisceaux secondaires (13, 14) des grandissements opposés produisant un retournement de pupille pour l'un desdits faisceaux secondaires, et
- on combine les faisceaux secondaires (13, 14) en un faisceau de sortie (12), de telle sorte que la source ponctuelle a une contribution éteinte dans le faisceau de sortie (12), caractérisé en ce que chacun des faisceaux secondaires (13, 14) passant dans un système optique ayant des foyers (F1, F2, F'1, F'2, C'1, C'2, S'1, S'2), des plans principaux (31, 32, 103, 104) et des plans anti-principaux (33, 34, 105, 106), chacun des foyers, des plans principaux et des plans antiprincipaux de l'un des deux systèmes optiques est respectivement superposé à un foyer, un plan anti-principal et un plan principal de l'autre système optique après formation du faisceau de sortie (12), et chacun des faisceaux secondaires (13, 14) ayant un nombre de passages par au moins un des foyers du système optique correspondant audit faisceau secondaire, lesdits nombres de passages diffèrent d'un nombre impair.
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