Team : Diffusion de la lumière

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Instrumentation extrême pour la métrologie des faibles flux

La diffusion lumineuse reste aujourd’hui un facteur crucial qui limite les performances des systèmes optiques. Il s’agit ici de la quantité de lumière (élastique) qui n’est pas réémise dans les directions (spéculaires) de Snell/Descartes, et qui a pour origine les rugosités des interfaces et hétérogénéités de volume dans les substrats et composants optiques. Cette indicatrice de diffusion crée une lumière parasite qui réduit les taux d’isolation entre canaux d’information (cas des détecteurs matriciels ou des systèmes multiplexeurs, communication inter-satellite pour la gravitation- LISA ((Laser Interferometer Space Antena))), ou majore tout simplement le bilan d’énergie spéculaire (cas des miroirs pour gyro-lasers, miroirs pour la détection des ondes gravitationnelles). Des efforts considérables ont été consentis à l’échelle internationale pour améliorer les techniques de polissage et nettoyage des substrats optiques (en général du verre amorphe), de sorte que les rugosités sont aujourd’hui de l’ordre d’une fraction de nm dans la fenêtre fréquentielle optique. Cet état de l’art sur la rugosité des substrats ramène les phénomènes de diffusion à des niveaux qui sont de l’ordre du ppm (10-6 du flux incident) lorsqu’ils sont intégrés dans tout l’espace. On est donc bien au-delà, en termes de précision relative et absolue, des spécifications couramment requises sur des bilans d’énergie. Ces spécifications sont devenues encore plus sévères dans le domaine des ondes gravitationnelles où la « chasse au ppm » est devenue une priorité dans la mesure où la diffusion masque l’information utile dans la communication inter-satellites (cas du projet LISA), où minore les bilans d’énergie (cas du projet VIRGO). Dans ce contexte ultra-compétitif où de nombreux pays et agences sont engagés (ESA, NASA, CNES), nous avons répondu à plusieurs challenges scientifiques sur le thème de la métrologie de la diffusion lumineuse, avec le soutien inconditionnel du CNES en particulier. Ces travaux que nous résumons ci-dessous nous ont amenés, sur sollicitation, à intégrer le consortium du LISA en 2018.

SALSA
SPARSE
OLCR / OLCBS
FIRST