Evaluation and improvement of a fiber coupling control system for a small telescope heterodyne interferometer

Abstract

Esta tesis representa una extensión natural de mi trabajo anterior en ingeniería eléctrica, titulada "Diseño y Adaptación de un interferómetro heterodino de dos a tres telescopios". Se centra en las mejoras del diseño, construcción e integración de un sistema de acoplamiento y estabilización de luz estelar de telescopio a fibra de modo único. Describe la finalización de un prototipo de interferómetro heterodino astronómico utilizando tres telescopios de prueba compactos tipo Dobsoniano, con objetivo de realizar pruebas iniciales de franjas en una estrella infrarroja (ej, Betelgeuse).

La tesis profundiza en diseño, construcción y pruebas, proporcionando una revisión detallada de la funcionalidad del sistema. Desarrolla mediciones de laboratorio de la estabilización y eficiencia del acoplamiento utilizando una estrella artificial, al tiempo que aborda los desafíos de instalación y examina configuraciones de montaje Tip-tilt para optimizar el rendimiento.

Aunque los resultados confirman el funcionamiento exitoso, no alcanzan la eficiencia de acoplamiento esperada. Para lograr eficiencias de acoplamiento más altas y su estabilidad, parece ser necesario el uso de óptica adaptativa, así como un sistema de estabilización de acoplamiento de fibra mejorado.

Este trabajo es importante para el desarrollo de tecnología astronómica de bajo costo para telescopios pequeños, destinada aquí a la interferometría directa y heterodina.

- -This thesis represents a natural extension of my previous work in electrical engineering, entitled "Diseño y Adaptación de un interferómetro heterodino de dos a tres telescopio". It focuses on the improvements of the design, construction, and integration of a telescope-to-single-mode-fiber starlight coupling and stabilization system. It outlines the completion of another building block for an astronomical heterodyne interferometer prototype using three compact Dobsonian test telescopes, with the aim of conducting initial fringe tests on a strong infrared star (e.g. Betelgeuse) using these telescopes. The thesis delves into the phases of design, construction, and testing, providing an in-depth review of system functionality. It develops laboratory measurements of the coupling stabilization and efficiency using an artificial star, while addressing installation challenges and scrutinizing tip-tilt mount configurations to optimize system performance. Though the results confirm the system’s successful operation, they fall short of anticipated in coupling efficiency. In order to reach higher coupling efficiencies and their stability, adaptive optics seems to be necessary, as well as a more advanced fiber coupling stabilization system. This kind of work is important for developing low-cost astronomical technology for small telescopes, here intended for direct and heterodyne interferometry.