Curved sensors for ultraviolet aurora monitoring from space

• Main Author: Joaquina, Kelly
• Other Authors: Aix-Marseille, Hugot, Emmanuel
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2021
• Subjects: Capteur courbe; Observation; Aurores; Ultraviolet; Design optique; Curved sensors; Aurora; Optical design; aurores boréales
• Online Access: http://www.theses.fr/2021AIXM0558

Au cours de cette thèse, a été étudié pour la première fois l’avantage d’inclure une surface focale courbe dans un système réfractif grand champ pour l’observation d'aurore boréale dans l'ultraviolet (UV). La principale contrainte dans l’UV est le manque de matériaux ayant une haute transmissivité. Habituellement les imageurs utilisant des miroirs sont privilégiés pour les observations UV. Cependant ces systèmes sont limités à un petit champ d'observation et une faible ouverture. Ces limitations peuvent être levées par l'utilisation de surface focales courbes. Un système optique réfractif peut atteindre un large champ de vision. Associé à une surface focale courbe, il est également possible d'obtenir une sensibilité plus élevée en réduisant le nombre d'éléments optiques. Dans cette étude, une relation directe entre la sensibilité et l’amplitude de courbure a été établie. Le nombre d’éléments optiques et l’uniformité des performances sur le champ de vue ont également été analysés. Grâce à cette innovation technique, il est montré la possibilité d'observer de faibles aurores boréales depuis l’espace avec une sensibilité élevée. Puis, un procédé de courbure a été mis au point. Plusieurs capteurs CMOS ont été courbés avec succès suivant des formes convexes et concaves pour différents rayons de courbure. Une caméra UV compacte à grand champ et sensible a été conçue grâce à l’introduction d’une surface focale sphérique. Des prototypes de capteurs courbes ont été réalisés et caractérisés. L’imagerie grand champ peut être considérablement améliorée par des capteurs d’image courbes, bénéficiant ainsi à la communauté scientifique During this thesis, the advantage of including a curved focal surface in a wide field refractive system for the observation of the aurora in the ultraviolet (UV) was investigated for the first time. The main constraint in UV is the lack of materials with high transmissivity. Usually, imagers using mirrors are preferred for UV observations. However, these systems are limited to a small field of ...