Cofaseado de segmentos y óptica adaptativa con sensor geométrico

Resumen

La óptica adaptativa para compensación de la turbulencia atmosférica en la observación astrofísica es uno de los principales campos de la ingeniería y está en continuo desarrollo. El rápido incremento en las dimensiones de los nuevos telescopios plantea nuevos retos más allá de los que presenta su construcción y diseño, también para los instrumentos que operan con el telescopio, con la finalidad de poder aprovechar hasta el límite las capacidades y recursos que ofrecen. El crecimiento en el área colectora supone el uso de cada vez mayor número de segmentos, que a su vez necesitan ser cofaseados también durante la observación. Los sistemas actuales de cofaseo resultan del todo inconvenientes y difícilmente extrapolables para el crecimiento en segmentos y bordes de la siguiente generación de telescopios. De otro lado, cualquier instrumento de óptica adaptativa está ya exigiendo corregir con niveles de iluminación muy por debajo de lo que en la actualidad se logra con los sensores clásicos de Shack-Hartman, Pirámide o Curvatura. Pues bien, esta Tesis ofrece el sensor geométrico como solución. Permite cofasear en tiempo real a partir de sólo dos imágenes desenfocadas de la pupila, y logra recuperar la fase con calidad por encima del 60% con tan solo 100 fotones a la entrada de la pupila. Presenta las ventajas de ser un diseño sencillo y compacto, y se demuestra que recupera la fase con toda la resolución óptica del detector en tiempos del orden de 2ms, gracias a su implementación CUDA sobre tarjetas gráficas. Además, comanda ya un espejo deformable luego de su incorporación al instrumento AOLI del Instituto de Astrofísica de Canarias. El sensor geométrico parece pues la alternativa de medida de fase de frente de onda con mayor presente y futuro.