Filtres interférentiels et décalage de bande passante selon rapport F/D : j'aimerais comprendre

[Roch 1 898]

Salut à tous

 

Je cherche à m'équiper en filtres SHO. Cependant, ma pratique étant le ciel profond en pose courte, cela implique quelques ajustements par rapport à un setup classique, et de fait je me pose quelques questions.

 

En cp pose courte on veut perdre le moins de lumière possible ; c'est un point plus crucial encore qu'en cp classique. Or, sachant que je veux pouvoir imager à F3, se pose la question de la perte de lumière due au décalage spectral de la bande passante du filtre induite par les rayons obliques.

 

En fouinant le net, j'ai vu passer pas mal de phrases du genre "pour un f/D de 4, on peut prendre du 3nm ; en dessous il faut du 5nm" mais j'aimerais pouvoir trouver une formule qui calcule cette déviation. J'ai fouiné un peu le net, et j'ai bien trouvé quelque chose, mais ça concerne les filtres solaires de type Fabry-Pérot ; c'est ici, dans le paragraphe "variations avec l'angle d'incidence" :

 

https://observations-solaires.obspm.fr/Principe-du-filtre-solaire-Hα-Coronado

 

Faute de mieux, je suis parti du postulat qu'on pouvait transposer la formule donnée à nos filtres classiques. Si quelqu'un a une meilleure formule à me fournir, surtout qu'il n'hésite pas

 

Édit : j'ai finalement trouvé la vraie formule, donc toute la suite est fausse, je la laisse quand-même

 

Donc en gros, la formule donnée est :

Décalage angulaire = sqrt ( 2 x décalage spectral / longueur d'onde )

Ou, si on réarrange dans l'ordre qui nous intéresse :

Décalage spectral = ( Décalage angulaire ) ^ 2 x longueur d'onde / 2

 

Le décalage angulaire ( en radian ) étant l'angle entre le rayon lumineux et la droite normale au filtre.

 

Dans mon cas, avec un setup à F/D =3, les rayons les plus obliques ont un décalage angulaire d'environ 0.165 radian ( 9.5 degrés ), ce qui donne un décalage spectral de 8.94nm au niveau de la longueur d'onde H-alpha.

 

Si je résume, en gros, entre les rayons arrivant parfaitement perpendiculaires au filtre, et les rayons les plus obliques, il y a un décalage de transmission du filtre de 9nm pour du f/D 3, ce qui est énorme.

 

Si je refais le calcul pour différentes valeurs de F/D, je trouve :

 

F/D= 6 -> 2.26nm

F/D= 5 -> 3.25nm

F/D= 4 -> 5.07nm

F/D= 3.5 -> 6.60nm

F/D= 3 -> 8.95nm

F/D= 2.5 -> 12.8nm

F/D= 2 -> 19.68nm

 

Ça paraît vraiment trop large pour être vraisemblable, vu la réalité des faits et l'utilisation qu'en font les amateurs en général. On peut théoriquement réduire un peu ce chiffre si on part du principe que l'astrographe va avoir de l'obstruction centrale et n'aura donc aucun rayon avec une incidence parfaitement perpendiculaire au filtre, mais cela réduit très peu la valeur finale. ( Dans mon cas avec obstruction de 25%, je passe de 8.95nm à 8.49nm )

 

Dans la réalité des faits, on a d'un côté Astronomik qui recommande ses filtres 6nm pour des f/D supérieurs à 4, ce qui colle bien avec mes chiffres pour peu que la bande passante soit bien placée. Ça semble être le cas vu les courbes publiées par Astronomik.

 

On a aussi ce test réalisé sur plusieurs filtres dual-band qui montre une chute souvent rapide et parfois catastrophique de la transmission selon l'oblicité des rayons ( voir en page 16 )  :

 

http://karmalimbo.com/aro/reports/Test Report - Multi Narrowband Filters_Feb2020.pdf

 

 

Et de l'autre côté, on a Baader et astrodon qui vendent des filtres 3nm "optimisés F2", ce qui semble impossible à produire sans perte colossale vu mes résultats ( certainement faux )

 

Bref, j'y comprends plus rien  donc quelqu'un peut m'expliquer et me donner la vraie formule ? 

 

Bons cieux

 

Romain

 

Modifié 23 octobre 2021 par Roch

[PETIT OURS 24 628]

il y a 1 minute, Roch a dit :

, j'y comprends plus rien

salut  

tu copies sur moi ? c'est ça ?   

 

bon week-end  

[christian viladrich 7 672]

Salut Romain

Regarde sur mon site, j ai mis toutes les formules relatives au delta lambda et Cwl en fonction de l incidence et du rapport f d.

[Laurent51 2 787]

tu as ca aussi:

http://www.astrosurf.com/buil/filters/curves.htm

 

Pour le T500 FD3, je viens de monter la nouvelle version des filtres les baader SHO F/2 ouvert à 3.5nm. Il sont vraiment bien. Et coté Prix rien à voir avec Astrodon.

Je te les conseil vraiment pour du FD3.

 

Laurent Bernasconi

[olivedob 266]

Comment as tu fait pour trouver le décalage angulaire ? Tu es parti d'un filtre 2 pouces à quelle distance de ton capteur ?

Il me semble que la taille du capteur joue car tous les rayons ne vont pas converger dessus. C'est lui qui est limitatif à partir du moment ou le filtre ne vignette pas.

[Roch 1 898]

Merci pour vos réponses, toujours plein de choses intéressantes

 

Donc ma formule citée plus haut était bien incorrecte

 Et il se trouve que le décalage de bande passante est lié à l'indice de réfraction du filtre, mais plus celui ci est élevé, moins on aura de décalage.

 

Si je corrige mes chiffres plus haut, j'arrive sur un décalage environ deux fois plus faible si je prends un indice de 1.4, et quatre fois plus faible si je prend un indice de 2, ce qui rend la chose beaucoup plus compatible avec tout le reste.

Après, je ne sais pas s'il est possible de trouver l'indice de réfraction réel correspondant à chaque filtre...

 

J'ai également trouvé une boîte qui propose des filtre à très haut indice de réfraction pour pallier à ce pb. Mais c'est clairement pas orienté astro malheureusement.

 

Voir ici : https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://materion.com/-/media/files/precision-optics/technical-papers/low-angle-shift-coatings_tech-paper.pdf&ved=2ahUKEwjv_eTkruHzAhVFgRoKHfb_AJsQFnoECAYQAQ&usg=AOvVaw23ubvGkWR1jLNpnFgyi-yP

 

Je rajoute un lien intéressant que j'ai trouvé en fouinant un peu :

 

https://www.cloudynights.com/topic/754449-narrowband-filters-for-fast-scopes/

 

Il y a 3 heures, olivedob a dit :

Comment as tu fait pour trouver le décalage angulaire ? Tu es parti d'un filtre 2 pouces à quelle distance de ton capteur ?

 

Étant donné que j'ai un petit capteur, j'ai négligé le décalage selon la position sur le capteur et ai juste pris en compte le décalage selon l'angle maximal du cône de lumière. Étant à F3 après réduction, les rayons les plus obliques d'une étoile centrale sont inclinés environ de 10 degrés ( la formule c'est incidence max = tan-1(1/(2F/D)).   )

 

Il y a 3 heures, Laurent51 a dit :

Pour le T500 FD3, je viens de monter la nouvelle version des filtres les baader SHO F/2 ouvert à 3.5nm. Il sont vraiment bien. Et coté Prix rien à voir avec Astrodon.

Je te les conseil vraiment pour du FD3.

 

Ok ça marche

Effectivement, sur le papier ça doit bien fonctionner si l'indice de réfraction est haut et que la bande passante est bien centrée. Après, pas sûr que les 3.5nm soient l'idéal dans mon cas ; à voir.

 

Encore merci aux intervenants

 

Romain

Modifié 23 octobre 2021 par Roch

[PETIT OURS 24 628]

il y a 2 minutes, Roch a dit :

Merci pour vos réponses, toujours plein de choses intéressantes

 

merci bien ..... 

[olivdeso 1 860]

Il y a 23 heures, Roch a dit :

Si je résume, en gros, entre les rayons ,arrivant parfaitement perpendiculaires au filtre, et les rayons les plus obliques, il y a un décalage de transmission du filtre

 

Oui c'est ça et il y a donc une différence entre les lunettes et les télescopes à prendre en compte.

 

Sur un télescope, il n'y a pas de rayon arrivant bien perpendiculaire, car ils sont masqué s par le secondaire. Et si c'est une formule Cassegrain rapide, le secondaire est très large. Donc les rayons ont tous une incidence assez importante.

-> On peut prendre un filtre relativement étroit à condition que la bande soit décalée vers le bleu.

C'est probablement ce que Baader propose avec ses filtres F/2.

Si la bande des filtres n'était pas décalée vers le bleu alors ça serait la catastrophe car on cumulerait l'obstruction centrale et l'effet "obstruction marginale" du filtre (similaire à diaphragme en entrée du tube) : les rayons marginaux ne passent plus à travers le filtre, trop inclinés.

Par contre un peu de pollution lumineuse passe du coup.

 

Par contre sur une lunette on a des rayons bien perpendiculaires dans l'axe en plus des rayons marginaux très inclinés.

-> Donc si on veut récupérer tout le signal, il faut un filtre plus large.

Si on veut un filtre vraiment étroit alors il vaut mieux avoir un filtre décalé aussi ce qui fera une "obstruction" au centre plutôt qu'une "obstruction périphérique' avec un filtre non décalé qui mangerait plus de signal et de pouvoir séparateur.

[Roch 1 898]

il y a 57 minutes, olivdeso a dit :

Sur un télescope, il n'y a pas de rayon arrivant bien perpendiculaire, car ils sont masqué s par le secondaire. Et si c'est une formule Cassegrain rapide, le secondaire est très large. Donc les rayons ont tous une incidence assez importante.

Moui... mais en pratique, le fait que le blueshift soit proportionnel au carré de l'angle d'inclinaison des rayons lumineux rend l'avantage apporté par l'obstruction assez faible.
Même avec une obstruction de 40%, si on considère un décalage de 3nm pour les rayons les plus obliques, les rayons à la limite de cette obstruction ne seront décalés que de 3 / (40%²) = 0.48nm ; donc le décalage de bande passante ne peut pas complètement résoudre le problème, même pour une formule avec beaucoup d'obstruction centrale.

Pour moi, soit baader a simplement trouvé le meilleur compromis qui rend la perte acceptable en regard du gain final en RSB, soit ils ont effectivement trouvé un moyen d'augmenter le coefficient de dispersion de leur revêtement, comme le propose la boite dont j'ai donné le lien au dessus. ( entre un coefficient de 1.4 et un coefficient de 3.1 comme ils proposent, on divise le blueshift par 3 )
Mais je penche pour l'option 1, très clairement. Si quelqu'un a fait des mesures chiffrées avec ces filtres baader, ce serait intéressant.

Romain

Modifié 24 octobre 2021 par Roch

[OlivierG 782]

Il y a quelques années, j'avais fait des mesures de bande passantes de filtres Baader et centrage de la longueur d'onde (mesuré avec un spectro), ici à f/5.

Déjà on constate que la valeur de la longueur d'onde des filtres n'est pas forcement bien calée sur le longueur d'onde réelle à part le filtre [OIII].Est ce une généralité ou spécifique pour l'exemplaire que j'ai sous la main ?

 

Modifié 24 octobre 2021 par OlivierG

[christian viladrich 7 672]

Les filtres Baader sont simplement décalés vers le bleu comme on peut le voir ici :

 

Le petit creux dans le profil correspond à Ha (c'est un artefact bien pratique du spectrophotomètre).

 

L'indice des filtres tourne typiquement entre 1.6 à 1.8.

 

 

[christian viladrich 7 672]

Il y a 20 heures, Roch a dit :

J'ai également trouvé une boîte qui propose des filtre à très haut indice de réfraction pour pallier à ce pb. Mais c'est clairement pas orienté astro malheureusement.

Si, si Materion est orienté astro, enfin astro pro. Et les prix sont astronomiques. Ils font parties du top pour ce qui est des filtres interférentiels.

[Roch 1 898]

Il y a 4 heures, christian viladrich a dit :

Si, si Materion est orienté astro, enfin astro pro. Et les prix sont astronomiques. Ils font parties du top pour ce qui est des filtres interférentiels.

Arf  d'accord, autant pour moi.

Je viens de voir qu'il y avait une nouvelle série de filtres chez Astronomik justement, "MaxFR", qui décale aussi légèrement la bande passante vers le bleu... tout ça est à méditer
Si par hasard quelqu'un a fait des comparaisons entre ancienne et nouvelle génération, je suis preneur... un peu cherché mais pas trouvé;

Romain