Fabrication d’un coin de cube


Figure 1: Principe du coin de cubeLe Centre Spatial Universitaire de la Côte d’Azur développe un satellite (NICE cube) ayant pour but de faire de la communication optique descendante – au moyen d’un laser – vers la Terre. Nous étudions une charge utile permettant de réaliser cet objectif. L’utilisation d’un retro-réflecteur embarqué permettra de renvoyer le rayon lumineux incident à sa source d’émission. Pour transmettre de l’information, le faisceau retour doit être modulé. Le modulateur sélectionné (de type MOEMS) étant plan, il est important que notre retro-réflecteur ait une géométrie qui rende possible son intégration. C’est pour cette raison que nous avons opté pour un retro-réflecteur de type coin de cube qui possède des surfaces planes (Figure 1).

Le satellite orbite autour de la Terre à plusieurs milliers de kilomètres par heure. Par conséquent, avec un rétro-réflecteur parfait, le faisceau retour sera décalé et ne reviendra pas à sa source (abérration de vitesse). C’est pour cela que nous allons fabriquer un coin de cube avec une correction d’angle qui compensera ce décalage.

Comment fabriquer ce coin de cube ?

Figure 2 : Monture de fabrication (1) avec ses platine tip tilt (2) et des miroirs en plastique (3) représentant le coin de cubeLe principe consiste à assembler trois miroirs ensemble perpendiculairement les uns aux autres, tout en contrôlant les angles entre ceux-ci. Le degrés de précision est de l’ordre de quelques secondes d’arc. Les miroirs sont collés entre eux.

Pour cela nous avons conçu et fabriqué une monture réglable ayant la forme d’un coin de cube (Figure 2).
Chaque face du montage comporte une platine tip-tilt (deux axes de rotation perpendiculaires). Les miroirs sont collés entre eux sur une faible épaisseur de leur tranche pour éviter de trop grandes contraintes mécaniques dues à la solidification de la colle. Pour corriger et contrôler les angles, nous utilisons un interféromètre dédié à la caracterisation des optiques. Les dimensions des miroirs sont de 1 pouce (2.54 cm) de côté pour une épaisseur de 6 mm. Deux géométries d’assemblage sont testées : recouvrements des miroirs symétriques ou non symétriques (Figure 3).Figure 3 : premier coin de cube fabriqué au CSU Côte d'Azur Ces différents assemblages permettront de choisir la solution la plus adaptée pour le collage et la tenue aux tests thermiques et vibratoires.

Résultats obtenus

Pour les coins de cube asymétriques, nous avons obtenu comme premiers résultats une déviation d’angle de 49 arc sec (figure 3) puis nous avons réussi à descendre à 40 arc sec. Concernant les coins de cube symétriques nous avons un résultat de 40 arc sec également. Il nous a été compliqué de descendre en dessous à cause de la rétractation de la colle.

Nous en concluons que les deux dispositifs sont faisables et ont du potentiel. C’est à dire qu’en maitrisant le procédé de collage nous pouvons espérer arriver à une précision d'alignement meilleure que la seconde d'arc.

-- ClementAutreau - 11 Sep 2019
Topic revision: r1 - 11 Sep 2019, ClementAutreau
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