Optique adaptative

Tout d'abord développée dans les années 1950, son domaine principal d'utilisation est l'astronomie mais commence à s'étendre à bon nombre d'autres domaines (fusion, médical, télécommunications). On commence à l'utiliser en ophtalmologie afin de produire des images très précises de la rétine.

Lorsque l'optique adaptative est utilisée pour corriger des déformations lentes introduites non par l'atmosphère mais par l'instrument optique lui-même – effet du vent, de dilatation des matériaux, de la gravité, etc. – on parle plutôt d'optique active.

Miroir déformable à ferrofluide

Aujourd'hui la recherche est très active dans ce domaine, principalement autour de l'optique adaptative sur miroir liquide. La technologie des miroirs liquides a récemment connu beaucoup de succès grâce à l'utilisation de ferrofluide permettant à un champ magnétique de contrôler la forme du miroir[1].

Cette technique est notamment utilisée en astronomie par les télescopes terrestres pour corriger les observations d'étoiles entre autres. Si nous avons l'impression qu'une étoile scintille, ce n'est pas parce qu'elle émet de la lumière d'une façon non constante, mais en raison de la turbulence atmosphérique qui déforme l'image que nous en avons — et plus particulièrement une caractéristique du rayonnement lumineux appelé le front d'onde ou phase. En effet, une étoile, supposée ponctuelle dans le ciel visible et située à une distance très grande par rapport à l'échelle de la Terre, émet une lumière avec un front d'onde sphérique qui, à notre échelle peut être considéré plan. Cependant, si on considère le cas d'un télescope ayant un miroir primaire d'un diamètre de plusieurs dizaines de mètres tel que l'ELT par exemple, le front d'onde compris dans la surface du miroir primaire va subir des déformations aléatoires et conséquente lorsqu'il traverse l’atmosphère à cause des variations d'indice optique causées par les turbulences atmosphériques. Ce qui s'explique par la dépendance de l'indice optique en fonction de la température et de la pression locale de l’atmosphère traversée — voir le modèle de Gladstone-Dale. Le chemin optique que parcourt un rayon lumineux étant défini comme l'intégrale de ${\displaystyle n*dl}$ (n l'indice optique, dl le déplacement élémentaire le long du trajet), les rayons lumineux ne parcourent pas le même chemin optique : le front d'onde que l'on observe n'est alors plus plan et l'image est déformée. En optique adaptative, on utilise alors un analyseur de front d'onde pour estimer la perturbation due à l'atmosphère, puis l'on déforme un miroir (grâce à un système de pistons) de manière à compenser exactement cette perturbation. Ainsi l'image après réflexion sur le miroir est presque telle que s'il n'y avait pas eu de dégradation.