Le défi de la conception de systèmes optiques

jarek

Comment aborder le développement et l'intégration d'un nouveau système optique complexe et performant ? Tout d'abord, précisons ce qu'est un système optique. Si vous regardez sur Internet, vous trouverez de nombreuses entreprises proposant des services de développement de systèmes optiques, mais tout ce que nous voyons, c'est un objectif, même s'il comporte de nombreux éléments répartis en presque autant de groupes. Dans le contexte de cette discussion technique, il ne s'agit pas d'un système optique. Un microscope s'en rapprocherait davantage, ou peut-être le télescope spatial James Webb, qui serait l'exemple parfait d'un système optique à haute performance. Un tel système présente de nombreux défis en plus de ceux qui peuvent être abordés avec CODE V ou Zemax/OpticStudio. C'est un peu extrême, mais c'est un exemple parfait de ce dont il est question dans cet exposé technique.

Une approche commune

Revenons-en au sujet. D'après mon expérience, la plupart des personnes qui s'attaquent à un nouveau système commencent par étudier quelques conceptions de base du premier ordre et des lois de mise à l'échelle. Ensuite, il y a probablement des budgets d'erreur qui donnent une indication de la possibilité de construire le système et de sa difficulté. Des simulations plus détaillées et le traçage de rayons suivraient probablement pour évaluer quantitativement certaines questions non évidentes.

Mais le fait est, et c'est probablement dû à mon expérience dans l'industrie, que le nombre de questions critiques dans le cahier des charges est éclipsé par le nombre de spécifications critiques dans les sous-systèmes. C'est peut-être même une observation triviale que le nombre d'éléments critiques dans les spécifications des sous-systèmes dépasse de loin le nombre d'éléments critiques dans ce que nous pourrions appeler la spécification du client. Cette observation est importante. Mais pourquoi ?

Revenons au JWST. Et si nous adoptions une approche qui, à mon avis, est beaucoup trop courante. Nous commandons les pièces, les assemblons, réservons une fusée dans ce cas, envoyons le JWST au deuxième point de Lagrange et voyons comment il fonctionne. S'il ne fonctionne pas, nous le ramenons au laboratoire et nous le réparons. Non, bien sûr, cela ne fonctionnera pas. Les concepteurs du système optique du JWST n'ont pas eu besoin de passer beaucoup de temps à expliquer qu'ils devaient faire les choses correctement dès le départ.

Le concepteur de systèmes optiques, qui travaille sur quelque chose de complexe mais de terre-à-terre, aura cette discussion. Il y a une tendance et une tentation à assembler les choses après un premier effort d'ingénierie. "Première lumière" et ensuite, où en sommes-nous en termes d'exigences du client, et ensuite, peaufiner. Mais quelles sont ces retouches ? Je voudrais revenir sur l'affirmation selon laquelle le nombre d'éléments critiques dans les spécifications du sous-système dépasse de loin le nombre d'éléments critiques dans les spécifications du client. Si nous en sommes là et que nous devons chercher la réponse à la question de savoir pourquoi notre système ne répond pas aux exigences, alors bien sûr, ce n'est pas aussi grave que de ramener le JWST de L2, mais c'est grave. À mon avis, il s'agit d'un échec.

Comment éviter ce piège ? J'espère que beaucoup suggéreront de le construire à partir de zéro et de vérifier à chaque étape que les prédictions des modèles sont respectées jusqu'à ce point. S'il s'agit du JWST que nous construisons, alors (je le suppose) presque toutes les personnes qui y travaillent sont probablement très bien formées, hautement qualifiées et disposent de tous les outils nécessaires à leur tâche. La plupart des projets (terrestres) n'ont pas cette chance.

Les outils existent, mais trop souvent ils ne sont pas utilisés. Peut-être ne sont-ils pas suffisamment adaptés aux tâches quotidiennes de l'ingénieur en optique. La plupart des entreprises n'ont pas des budgets de plusieurs milliards de dollars et une notoriété qui leur permet d'attirer les meilleurs talents de l'industrie, mais elles doivent tout de même approvisionner les marchés en systèmes optiques performants. C'est dans ce créneau que Senslogic apportera, nous l'espérons, sa contribution. Surveillez cet espace pour de futures annonces.