Design, construction and evaluation of the telescope interface for the TAO AIUC high resolution Y-BAND spectrograph
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Date
2025
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Abstract
El TAO AIUC High-Resolution Y-band Spectrograph (TARdYS) es un nuevo instrumento para el Observatorio Atacama de la Universidad de Tokio (TAO), un telescopio de 6.5 metros de diámetro ubicado en la cima del Cerro Chajnantor, a 5640 metros sobre el nivel del mar. Para garantizar la estabilidad térmica y mecánica necesaria para obtener datos de máxima calidad, TARdYS será instalado en un entorno controlado, con la luz alimentada desde el telescopio mediante una fibra óptica multimodo. Sin embargo, la eficiencia de este sistema alimentado por fibra esta limitado por turbulencia atmosférica. En el sitio del TAO, la turbulencia degrada la estrella a un disco de seeing de 0.6”. Esto es más grande que la fibra óptica del espectrógrafo, que tiene un diámetro de aceptación de solo 0.4” proyectados en el cielo. Esta diferencia causaría una pérdida substancial de fotones en la entrada de la fibra, limitando el rendimiento de la señal del instrumento. Esta tesis presenta el diseño completo, la construcción y la evaluación en laboratorio de una interfaz dedicada para TARdYS que incorpora un sistema de óptica adaptativa (AO) para corregir activamente estas aberraciones atmosféricas en tiempo real. El desarrollo comenzó con simulaciones de extremo a extremo para establecer parámetros críticos del sistema y predecir el rendimiento en observaciones reales, lo que guió la selección de los componentes ópticos y electrónicos. Luego, se ensambló un prototipo de laboratorio, incluyendo la construcción detallada y caracterización de un sensor de frente de onda tipo Shack-Hartmann personalizado, encargado de medir las distorsiones del frente de onda. El sistema completo de AO fue probado en configuración de lazo cerrado, demostrando corrección de aberraciones estáticas fuera del camino óptico común. Sin embargo, debido a bajo muestreo de spots e histéresis del espejo deformable, no se lograron resultados positivos bajo turbulencia dinámica simulada para replicar condiciones atmosféricas reales.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2025.
Keywords
óptica adaptativa, óptica de alimentación, turbulencia atmosférica