Interferometría de anulación por polarización.

Un sistema óptico (1) para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje

(2) de la luz recibida desde un objeto (3) a lo largo de un eje predeterminado del sistema óptico (4), que comprende:

una estructura óptica de recepción y de guiado (6) para recibir y guiar al menos tres haces (7) de la luz recibida desde dicho objeto (3), la estructura óptica de recepción y de guiado (6) se dispone para proporcionar una diferencia relativa del camino óptico entre los al menos tres haces (7); y

una estructura óptica de combinación (9) para combinar los al menos tres haces (7), caracterizada porque el sistema óptico (1) comprende, además, una estructura óptica de variación de la polarización (10) dispuesta entre la estructura óptica de recepción y de guiado (6) y la estructura óptica de combinación (9), y se construye para variar un estado de polarización de los haces (7) unos con respecto a los otros para tener un estado de polarización mutuamente diferente con el objetivo de proporcionar interferencia destructiva sobre un eje (2).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2007/050128.

Solicitante: NEDERLANDSE ORGANISATIE VOOR TOEGEPAST-NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK TNO.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: Anna van Buerenplein 1 2595 DA 's-Gravenhage PAISES BAJOS.

Inventor/es: SPRONCK,JULIEN FELIX PAUL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Instrumentos según se especifica en los subgrupos... > G01B9/02 (Interferómetros)

PDF original: ES-2532264_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Interferometría de anulación por polarización La invención se refiere a un método y un sistema óptico para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje de la luz recibida desde un objeto a lo largo de un eje predeterminado del sistema óptico. En particular, la invención se refiere a un sistema óptico para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje de la luz recibida desde un objeto a lo largo de un eje predeterminado del sistema óptico, que comprende una estructura óptica de recepción y de guiado para recibir y guiar al menos tres haces de la luz recibida desde dicho objeto, la estructura óptica de recepción y de guiado se dispone para proporcionar una diferencia relativa del camino óptico entre los al menos tres haces; y una estructura óptica de combinación para combinar los al menos tres haces para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje.

El primer exoplaneta se descubrió en 1995 por Mayor y Oueloz. Desde ese momento, más de ciento cincuenta planetas se han detectado en diez años. Todos estos planetas fueron encontrados mediante métodos indirectos, lo cual significa que se detectaron solo algunos efectos que el planeta tiene sobre su estrella y no radiación directa desde el planeta.

la detección directa de exoplanetas similares a la Tierra no es una tarea fácil. Ciertamente, si nuestro sistema solar se observara desde una distancia de 10 pc, la separación angular entre la Tierra y el Sol sería igual a 0.5 ¡lrad y el contraste de brillo entre la estrella y el planeta sería, en el mejor caso, 106.

la interferometría por anulación parece hasta ahora una técnica muy prometedora. Esta consiste en observar un sistema de estrella y planeta con un arreglo de telescopios, y combinar después la luz desde estos telescopios de tal manera que, simUltáneamente, se produce interferencia destructiva para la luz de la estrella e interferencia (parcialmente) constructiva para la luz del planeta. La relación entre las intensidades correspondientes a las interferencias constructiva y destructiva se denomina la relación de rechazo. Para poder detectar un planeta, esta relación es, preferentemente, del orden de al menos 106.

Otra dificultad importante es que esta relación de rechazo se logra, preferentemente, en una banda espectral ancha (B18 IJm o incluso más ancha) . Esta banda ancha se requ iere para obtener información espectral del planeta y para aprovechar óptimamente el flujo de fotones desde el planeta.

Para alcanzar esta alta relación de rechazo en una banda espectral ancha, la mayoría de los interferómetros de anulación actuales usan un desplazador de fase (acromático) .

Sin embargo, las modalidades de desplazadores de fase son problemáticas dado que para más de dos haces por lo general resultan en configuraciones asimétricas donde múltiples haces de entrada se retardan de diferentes maneras a fin de desplazar las fases de los mismos. Estas configuraciones generalmente son dificiles de manejar.

El artículo de D. Mawet, J. Baudrand, C. Lenaerts, V. Moreau, P. Riaud, D. Rouan y J. Surdej "Birefringent achromatic phase shifters for ing interferometr y and phase coronographyM, Actas de Towards Other Earths: DARWIN!TPF and

the Search for Extrasolar Terrestrial Planets, Heidelberg, Alemania, 22-25 de abril de 2003, se dirige a desplazadores de fase acromáticos birrefringentes para interferometría de anulación. En J. Spronck, S. F. Pereira y J. J. M. Braat, "Chromatism compensation in wide-band ing interferometr y for exoplanet detectionM, Appl. Opt., (2005) , se describe el principio de compensación de cromatismo para interferometría de anulación. La patente USB, 882, 427 se dirige a un anulador coherente dinámico.

La invención tiene como uno de sus objetos proporcionar un nuevo tipo de interlerómetros de anulación que proporcionan una alternativa a los sistemas de la técn ica anterior, en particular, proporcionar un nuevo tipo de interferómetro de anulación en donde puedan eliminarse estas asimetrías. Para este fin, la invención proporciona un sistema y método de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

la invención proporciona el sistema óptico de acuerdo con el preámbulo, y que comprende, además, las características de la reivindicación 1. En particular, de acuerdo con la invención el sistema óptico comprende una estructura óptica de variación de la polarización dispuesta entre la estructura óptica de recepción y de guiado y la 55 estructura óptica de combinación, para variar un estado de pOlarización de unos haces con respecto a los otros con el objetivo de proporcionar la interferencia destructiva sobre un eje.

Mediante el uso del concepto de la invención, en lugar del desplazamiento de fase, los estados de polarización de la fase de los haces luminosos recibidos se varían para proporcionar la anulación de múltiples haces. Donde para una 60 disposición de dos haces, esto puede equivaler a la misma aplicación práctica; para tres o más haces, este concepto es de una naturaleza completamente diferente y equivale a variar las orientaciones relativas de los vectores de polarización; en lugar de variar las fases relativas de los múltiples haces.

la invención se describirá adicionalmente con referencia a los dibujos:

En los dibujos:

la Figura 1 muestra una ilustración esquemática de una configuración óptica de tres haces de acuerdo con la invención;

la Figura 2 muestra una intensidad detectada normalizada como función de las diferencias de camino óptico entre los tres haces; la Figura 3 muestra una ilustración esquemática de una disposición de láminas de onda de acuerdo con la invención; la Figura 4 muestra una modificación adicional de la disposición de láminas de onda de acuerdo con la Figura 3;

la Figura 5 muestra una ilustración esquemática de un arreglo de telescopios (puntos) situados en el plano z = OY orientados en la dirección z. la Figura 6 muestra una pluralidad de mapas de transmisión de tres telescopios correspondientes a diferentes orientaciones de las láminas de onda; y la Figura 7 muestra una respuesta espectral de un interferómetro de anulación de acuerdo con la invención, que usa varios tipos de láminas de onda.

Con refere ncia a la Figura 1 se proporciona una ilustración esquemática como una configuración óptica de acuerdo con la invención. En particular, la Figura 1 ilustra un sistema óptico 1 para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje 2 de la luz recibida desde un objeto 3 a lo largo de un eje predeterminado del sistema óptico 4. En particular, el objeto 3

representado aquí es una estrella, que tiene un posible exoplaneta 5 que orbita alrededor de ella. El sistema comprende una estructura óptica de recepción y de guiado 6 que es para recibir y guiar al menos tres haces 7 de la luz recibida desde dicho objeto 3.

la estructura óptica de recepción y de guiado 6 por lo general comprende tres telescopios separados 8, dispuestos,

preferentemente, en un único plano ortogonal al eje óptico (aunque esto no es necesario dado que las variaciones relativas del camino óptico pueden compensarse) . De esta manera la estructura óptica de recepción y de guiado 6 se dispone para proporcionar una diferencia relativa del camino óptico entre los al menos tres haces 7 como también se ilustra adicionalmente con referencia a la Figura 5.

Aunque en esta descripción, por propósitos ilustrativos, se discute un sistema óptico de tres haces 1, debe quedar claro que los principios de la invención pueden aplicarse a más de tres configuraciones de haces, en particular, configuraciones de cuatro y cinco haces o incluso mayor cantidad de telescopios combinados.

Además, el sistema óptico... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema óptico (1) para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje (2) de la luz recibida desde un objeto (3) a lo largo de un eje predeterminado del sistema óptico (4) , que comprende:

una estructura óptica de recepción y de guiado (6) para recibir y guiar al menos tres haces (7) de la luz recibida desde dicho objeto (3) , la estructura óptica de recepción y de guiado (6) se dispone para proporcionar una diferencia relativa del camino óptico entre los al menos tres haces (7) ; y una estructura óptica de combinación (9) para combinar los al menos tres haces (7) , caracterizada porque el sistema óptico (1) comprende, además, una estructura óptica de variación de la polarización (10) dispuesta entre la estructura óptica de recepción y de guiado (6) y la estructura óptica de combinación (9) , y se construye para variar un estado de polarización de los haces (7) unos con respecto a los otros para tener un estado de polarización mutuamente diferente con el objetivo de proporcionar interferencia destructiva sobre un eje (2) .

2. El sistema óptico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la estructura óptica de variación de la polarización (9) comprende, para cada haz luminoso recibido, idénticos elementos de variación de la polarización (12) .

3. El sistema óptico (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde se proporciona una estructura de filtro de prepolarización para proporcionar una polarización predeterminada a los haces antes de variar el estado de polarización de los haces en la estructura óptica de variación de la polarización (9) .

4. El sistema óptico de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la estructura de filtro de prepolarización es una estructura de filtro lineal que proporciona una polarización lineal.

5. El sistema óptico de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en donde la estructura de filtro de prepolarización comprende un divisor del haz por polarización.

6. El sistema óptico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la estructura óptica de variación de la polarización (9) comprende, para cada haz luminoso recibido, una lamina de onda (12) o un rotador de pupila, para variar el estado de pOlarización del haz luminoso recibido.

7. El sistema óptico de acuerdo con la reivindicación 6, en donde un eje óptico de cada una de las láminas de onda (12) se dispone transversal a una dirección de propagación de la luz y en donde el eje óptico de las respectivas láminas de onda se dispone que tenga un ángulo predeterminado uno con respecto a los otros.

8. El sistema óptico (1) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde los ángulos entre los ejes ópticos son iguales.

9. El sistema óptico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a la 8, en donde la lámina de onda

(12) es una lámina de onda acromática (12) .

10. El sistema óptico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la estructura óptica de variación de la polarización (9) se dispone para proporcionar modulación.

11. El sistema óptico (1) de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la modulación se proporciona mediante una combinación ponderada de los al menos tres haces que tienen un estado de polarización variado.

12. El sistema óptico (1 ) de acuerdo con la reivindicación 11 en donde el peso de los al menos tres haces se proporciona mediante el cambio de la orientación de la estructura óptica de rotación de la pOlarización respecto a una estructura de filtro por pospolarización.

13. El sistema óptico (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se proporciona una estructura de filtro por pospolarización para proporcionar el filtrado por polarización de al menos los tres haces combinados que tienen un estado de polarización variado.

14. Un método para proporcionar interferencia destructiva sobre un eje (2) de la luz recibida desde un objeto (3) a lo largo de un eje predeterminado del sistema óptico (4) , que comprende:

recibir y guiar al menos tres haces (7) de la luz recibida desde dicho objeto (3) proporcionar una diferencia relativa del camino óptico entre los al menos tres haces (7) ; variar un estado de polarización de los haces (7) unos con respecto a los otros; y combinar los al menos tres haces con el objetivo de proporcionar interferencia destructiva sobre un eje (2) .