About the calibration of blue spectral domain

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Re: About the calibration of blue spectral domain

Postby Michel Verlinden » Tue Apr 16, 2019 1:38 pm

Bonjour,
Je relance le fil sur la conception d'un ADC dédié à la spectroscopie.
J'ai testé une simple simulation d'ADC composé de 2 paires de prismes amincis, et disposés comme sur la première image.
Je ne suis pas spécialiste; j'ai seulement voulu entrer dans le problème par une très modeste contribution qui,j 'espère, pourrait être utile.
Je n'utilise pas de logiciel dédié à ce genre d'étude (OSLO ou ZEMAX), et je le regrette bien !

2_paires_de_coins_de_prisme.png
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Les 4 prismes sont d'abord identiques, de 3 à 5 mm d'épaisseur (modifiable dans le test, mais l'épaisseur des prismes joue peu finalement).
Le télescope est à gauche et les prismes sont disposés le long de l'axe optique du télescope.
Les faces gauche et droite de chaque paire sont dans un premier temps orthogonales à l'axe.
Les prismes de la paire de droite peuvent être décalés l'un par rapport à l'autre.
Le matériau est SiO2 (pertes de quelques pourcents en transmission pour chaque prisme), sa dispersion est prise en compte.
L'angle du coin de chaque prisme est ajustable également.
J'utilise trois rayons (0.31µm, 0.5µm et 0.65µm) devant converger sur le plan focal (plan contenant la fente spectro) aux points U, V et R respectivement, en l'absence des prismes. La position du centre de la fente peut être ajusté (je l'ai positionnée à quelques 40 mm de l'ADC, puis 70, mais on peut la faire varier sans difficulté. C'est important si l'on veut utiliser un ADC compatible avec les module de calibration et de guidage de l'Alpy par exemple.
La distance entre U et R est supérieure à 23 µm (j'ai pris 30 µm), ainsi on ne parvient pas sans ADC à récupérer les 3 rayons dans la fente.
Je peux aussi simuler une refocalisation simplifiée par ajustement de l'angle des rayons incidents par rapport à l'axe optique.
Les graduations sont en mm.

decalage_centroide.png
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1) Le centroïde est plus étroit (bonne nouvelle) par l'insertion de l'ADC mais inévitablement décalé dans cette configuration, et de beaucoup, ce qui est une source potentielle de problème en guidage. Mais il est possible de faire converger les 3 rayons sur le bon plan.
2) L'angle du coin de prisme (qui peut-être ajusté dans la simulation) doit être petit, j'obtiens un résultat correct avec 1° ou moins, mais cela se dégrade très vite au delà.
Dans les ADC que j'ai relevé sur quelques télescopes pro (SOAR, PISCO par exemple) on voit des angles de plusieurs degrés, mais les distances focales sont totalement différentes.
3) Une refocalisation est toujours nécessaire, la convergence des rayons se faisant en avant du plan de la fente; j'y parviens surtout en agissant sur la MAP du télescope.
4) Rapprocher les deux paires de prismes permet d'atténuer le décalage du centroïde, mais peu.
5) Provoquer un léger tilt (quelques minutes d'arc dans le sens horaire) de la face du prisme d'entrée (le plus à gauche) permet de recentrer les rayons sur la fente efficacement, mais le réglage est sensible. Ce tilt peut être aussi ajusté en fonction de la position de la fente sur l'axe optique (donc en fonction du télescope).

tit_face_cote_telescope.png
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6) Décaler le prisme de droite par rapport au troisième affecte beaucoup la position relative des rayons sur la fente et il n'est plus possible de faire converger les 3 rayons au même point sur la fente.
Je n'ai aucune idée de ce qui se passe en 3D. De vraies simulations avec prise en compte de la géométrie du faisceau, le type de verre, examen de spot diagramme, PSF et tests sur des données réelles sont indispensables pour comprendre les effets de ce design. Je m'en remets aux experts.

Amicalement,
Michel VERLINDEN
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