GTCAO system. Descripción y estado. Dolores Bello Responsable GTCAO system Encuentro RIA AstroMadrid, Septiembre 2013

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¿Por qué un sistema de óptica adaptativa?  Aumentar el diámetro de un telescopio implica dos ganancias potenciales:  Capacidad colectora de luz ( α D2 )  Resolución angular (α D )

 Telescopios en Tierra: observan a través de la atmósfera  Pérdida de resolución angular debido al seeing

 Solución: sistema de óptica adaptativa 

Presente en todos los telescopios de clase 8-10m

¿Cómo funciona?

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GTCAO system

Imagen de ESO

Imagen tomada por el CFHT en Manua Kea Imágenes tomadas por NIRI Gemini North

AO ON

4 GTCAO system ¿Qué se consigue?

AO OFF

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¿Qué tipo de sistema es GTCAO?  Es un sistema “sencillo”:    

Post-foco Mono-conjugado Opera con una única NGS/actualizable a LGS Hecho “en casa”

 Espejo deformable de 373 actuadores, conjugado a pupila, geometría de Fried  1,5arcmin FoV  Sensor de frente de onda visible tipo Shack-Hartmann 20x20 subaperturas

 Corrección de Tip-tilt con GTC M2  192nm error de frente de onda alto orden  33,7 nrad error de tip-tilt

SR=0,664

Estimación conservadora errores telescopio aún no conocidos

¿Vías de actualización?  Más inmediata: OPERACIÓN CON ESTRELLA DE GUÍA LASER  Se ha hecho en muchos otros sistemas anteriormente  El sensor de tip-tilt necesario para NGS es uno de los modos del WFS (diseñado y acopiado) (2arcmin patrol FOV)  Espacio suficiente en el banco óptico para el LGS WFS  Repuestos cámara OCam2 y array de lentillas pueden usarse para el LGS WFS  Existe por primera vez en el mercado un laser capaz de dar la potencia necesaria

 También viable: ÓPTICA ADAPTATIVA MULTICONJUGADA  FOV científico de 1.5arcmin diámetro  FOV para búsqueda de estrellas tip-tilt 2 arcmin diámetro  Espejo plano de doblado conjugado en altura se reemplaza con un espejo deformable

¿Dónde se ubica? CONFIGURACIÓN GENERAL

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GTCAO system

Estado actual del sistema Estructura Corrector de frente de onda Sensor de frente de onda Sistema de calibración Testcam Sistema de control 8

Estructura  Estructura de pruebas y banco óptico está ya integrado

 Cerramiento integrado

 Pendiente:  Planos de la interfaz Nasmyth  Panel de conectores  Instalaciones externas 19/10/2010

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Acopio de los componentes del corrector de frente de onda  Espejos del K-system y de doblado, a medida,fabricados por Zygo  Entregados

 OAPs a medida fabricadas por Winlight  Entregados Nov. 2012  Error en la fabricación OAD

 CILAS DM  Entregado en Julio 2010  Ahora ha sido repulido y está siendo recubierto

 Dicroico a medida fabricado por Optical Surfaces  Entregado

 ADC no ha sido fabricado aún  Componentes mecánicos han sido fabricados por Aratz  Entregados

Integración del Corrector de frente de onda  Herramientas AIV:  Interferómetro Zygo  Estación total Leica  FARO laser tracker K-system Interferómetro Zygo Foco de salida

OAP1 OAP2

Fold mirror

DM dummy

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Sensor de frente de onda  WFS montado en 3 mesas lineales: posicionador WFS (para búsqueda de NGS)  WFS utiliza OCAM2 con EM CCD220  240x240 pixeles, 24micras/pixel  Ruido subelectrónico NGS más débiles

 Alta velocidad: 1500FPS  Entregadas y testeadas por equipo GTCAO

 2 Modos  Alto orden (20x20 subapertures)  Bajo orden (2x2 subapertures,tip-tilt/desenfoque,cuando LGS)

 Escala de placa: 0.35arcsec/pixel,FoV 3.5”x3.5”  Componentes ópticos:  Óptica comercial (salvo ADC y arrays de lentillas)  comprados y verificados (salvo ADC)

GTCAO system

Sistema de calibración  Permite la calibración del sistema en laboratorio y telescopio (durante el día)  Montado en el banco óptico  Consiste en:  Unidad de plano focal • Simulador de campo para calibración posicionador del WFS • Espejo de inserción del GTCsim

 GTCsim: simulador de telescopio y turbulencia • Dos pantallas de fase turbulentas: 0.5”seeing, 1.5”seeing, ya compradas • Líneas NGS y LGS • Fuente simulador NGS: luz VIS/IR

 Diseño óptico completado, acopiando óptica, preparando planos piezas mecánicas

TESTcam  Permitirá calibración y caracterización del sistema en laboratorio y antes de la entrega de FRIDA.  Diseño óptico simple con componentes comerciales.

 Detector: Xenics Xeva 0.9-1.7m camera. 240x320 pixels, 30 m/pixel  Incluye rueda de filtros comerciales

 Muestreo Nyquist a 1.25 m  Está ya integrada

Lazo de control GTCAO

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Sistema de control

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GTCAO control system LCU control tiempo real •PC rack mount with PCIe slots •Intel i7 CPU •2 x Nvidia Geforce GTX 480 GPU PCIe cards •1 x Single Matrox CameraLink (Full) PCIe card •1 x Dual Curtiss-Wright Serial FPDP PCIe card •1 x Serial RS485 •Linux Mechanisms control system LCU •VME crate or PCIe rack mount •VxWorks or Linux •ESD CAN4 interface card

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AOCS hardware17control view

Trabajo actual  Integración del WFC core CILAS

 Protocolo de comunicación con DMDE

DMDE

 Verificación de mecanismos

 Diseño eléctrico  Diseño de herramientas de WFS transporte

 Finalización de planos mecánicos

positioner

GTCAO system

Trabajo pendiente  Fabricación y montaje del WFS y GTCsim  Fabricación del cableado dentro del banco óptico

 Diseño y fabricación del cableado entre el banco y los armarios  Integración WFS, sistema de calibración y Testcam en el banco  Elaboración del sistema de control

 Pruebas del sistema en laboratorio  Caracterización sistema en laboratorio  Envío del sistema al telescopio  Pruebas del sistema en el telescopio

Principales dificultades  Falta de continuidad y estabilidad del equipo  DMDE entregado por CILAS (subcontratado a Shaktiware) en Julio 2010 no cumplía nuestras especificaciones  Múltiples fallos, tarjetas HV rotas Después de diversas negociaciones, CILAS nos ha entregado un nuevo DMDE

 Forma del DM en reposo evolucionó en el tiempo  OCam2 cámara se compró en una fase de desarrollo  Bastantes retrasos, integración CCD ciencia @IAC falló PERO tenemos ya dos cámaras operativas en Tenerife

 Degradación del recubrimiento de las OAPs  Estamos abordando el problema

Gracias