Utilización de la cámara plenóptica como sensor de frente de onda para óptica adaptativa en astrofísica

Abstract

La Cámara Plenóptica es un concepto que proviene del campo de la fotografía computacional, y que surge como herramienta para capturar una cantidad aprovechable de muestras de la Función Plenóptica, o ¿Light Field¿. Esta función, de cuatro variables espaciales que recorren la apertura y el plano focal de un sistema óptico que genera imagen, constituye una descripción completa de la información disponible en el interior de dicho sistema, de la que la imagen es únicamente un caso particular. Por otro lado, la Óptica Adaptativa para compensación de la turbulencia atmosférica en la observación astrofísica se ha convertido en un objetivo irrenunciable cuando los telescopios han pasado a tener diámetros de decenas de metros. Los sensores convencionales como Shack-Hartmann, Curvatura y Pirámide, presentan problemas importantes a la hora de medir las diferencias de fase asociadas a la turbulencia atmosférica a partir de objetos extensos o cuando se pretende corregir de turbulencia atmosférica en un amplio campo visión, más allá del eje óptico. Tal y como se muestra en esta Tesis, la cámara plenóptica puede ser usada para medir la fase del frente de onda, con la ventaja añadida de contener a los citados sensores convencionales como casos particulares, y de manera casi natural resolver una gran parte de los problemas asociados al uso de los mismos. El trabajo realizado en esta Tesis resulta especialmente completo teniendo en cuenta que engloba simulaciones informáticas, pruebas de laboratorio, y observaciones reales en telescopio, todos ellos guardando entre sí una exquisita coherencia. Contiene además un estudio profundo de calibración de la Cámara Plenóptica, absolutamente indispensable para medir correctamente las diferencias de fase de frente de onda. Como principal resultado final cabe citar la introducción de un nuevo sensor de frente de onda para Óptica Adaptativa en Astrofísica, acompañado de un análisis exhaustivo de su uso en observaciones reales y de la comparación con los sensores convencionales de frente de onda. Además, se ha planificado un diseño sobre hardware electrónico especializado que garantice la medida de la fase del frente de onda, dentro del tiempo de estabilidad de la atmósfera, en los actuales y futuros telescopios de gran diámetro.