Implementation of zonal control algorithms in adaptive optical systems with sparse control matrices

Miralls deformables més i més grans, amb cada cop més actuadors estan sent utilitzats actualment en aplicacions d'òptica adaptativa. El control dels miralls amb centenars d'actuadors és un tema de gran interès, ja que les tècniques de control clàssiques basades en la seudoinversa de la matriu de control del sistema es tornen massa lentes quan es tracta de matrius de dimensions tan grans. En aquesta tesi doctoral es proposa un mètode per l'acceleració i la paral.lelitzacó dels algoritmes de control d'aquests miralls, a través de l'aplicació d'una tècnica de control basada en la reducció a zero del components més petits de la matriu de control (sparsification), seguida de l'optimització de l'ordenació dels accionadors de comandament atenent d'acord a la forma de la matriu, i finalment de la seva posterior divisió en petits blocs tridiagonals. Aquests blocs són molt més petits i més fàcils de fer servir en els càlculs, el que permet velocitats de càlcul molt superiors per l'eliminació dels components nuls en la matriu de control. A més, aquest enfocament permet la paral.lelització del càlcul, donant una com0onent de velocitat addicional al sistema. Fins i tot sense paral. lelització, s'ha obtingut un augment de gairebé un 40% de la velocitat de convergència dels miralls amb només 37 actuadors, mitjançant la tècnica proposada. Per validar això, s'ha implementat un muntatge experimental nou complet , que inclou un modulador de fase programable per a la generació de turbulència mitjançant pantalles de fase, i s'ha desenvolupat un model complert del bucle de control per investigar el rendiment de l'algorisme proposat. Els resultats, tant en la simulació com experimentalment, mostren l'equivalència total en els valors de desviació després de la compensació dels diferents tipus d'aberracions per als diferents algoritmes utilitzats, encara que el mètode proposat aquí permet una càrrega computacional molt menor. El procediment s'espera que sigui molt exitós quan s'aplica a miralls molt grans.Larger and larger deformable mirrors, with larger number of actuators are currently being used in adaptive optics applications. The control of mirrors with hundredths of actuators is a topic of high interest, as far as the classical control techniques based on the pseudoinverse of the control matrix of the system become too slow when so large matrices are involved. In this PhD Thesis a method has been proposed for speeding up and parallelizing the control of such mirrors, through the implementation of a control technique based on the sparsification of the control matrix, followed by the optimization of its actuator ordering according to the matrix shape, and its subsequent division into smaller, tridiagonal blocks. These blocks are much smaller and easier to manage in calculations, enabling computational speeds by the removal of the null components in the control matrix. Furthermore, this approach enables parallelization of the calculation. Even without parallelization, an enhancement of almost a 40% of the speed for mirrors with just 37 actuators is attained using the proposed technique. To validate this, a full experimental setup has been built, including a programmable phase modulator for turbulence generation using phase screens, and a full model of the control loop has also been implemented to investigate the performance of the proposed algorithm. Results, both in simulation and in experiment, show the total equivalence in the rms values after compensation of different types of aberrations for the different algorithms used, although the method proposed here enables a much smaller computational load. The procedure is expected to be much successful when applied to very large mirrors

Thermal IR emissivity of oil films on sea surfaces at moderate winds

International audienc

Thermal IR emissivity of oil films on sea surfaces under moderate winds

International audienc

Unpolarized emissivity of thin oil fims over anisotropic Gaussian seas in the infrared window regions

International audienc

Modélisation de l'émissivité infrarouge thermique de mers polluées par des nappes d'hydrocarbures pour des vents modérés

National audienc

Two-dimensional radar backscattering modeling of oil slicks at sea based on the model of local balance: Validation of two asymptotic techniques for thick films

International audienc

Thermal IR emissivity of oil films on sea surfaces at moderate winds

International audienc

Radar backscattering modeling of oil slicks at sea based on the Model of Local Balance

International audienc

Modeling of 2D radar backscattering from oil films on sea surfaces

International audienc

Modeling of radar backscattering from oil slicks on 1D sea surfaces: Validation of two asymptotic approaches

International audienc