Progettazione e sviluppo di sistemi MCAO per la prossima generazione di strumenti astronomici: il caso MAVIS

Originato alla fine degli anni ’80, il concetto di multi-conjugate adaptive optics (MCAO) come tecnica per correggere la turbolenza atmosferica ha attraversato due decenni di sviluppo prima di raggiungere un’implementazione pratica sul telescopio Gemini. Il sistema GeMS ha dimostrato il notevole potenziale della MCAO e solo recentemente questa tecnologia ha iniziato a vedere una pi`u ampia adozione. Il successo di GeMS `e diventato una forza trainante per lo sviluppo di nuovi strumenti MCAO e della prossima generazione di telescopi adattivi. Tra le strutture attualmente in fase di sviluppo per i prossimi anni si includono, ad esempio, MORFEO sull’ELT, NFIRAOS sul TMT e MAVIS sul VLT. Il lavoro presentato in questa tesi `e dedicato allo strumento MAVIS, che presto sar`a operativo sul VLT. Il mio principale obiettivo `e stato la finalizzazione del disegno ottico delle parti dell’Adaptive Optics Module di MAVIS, insieme alla verifica delle sue prestazioni ottiche. Le analisi condotte come parte di questo lavoro includono le distorsioni dovute agli errori di figura delle superfici ottiche nelle medie frequenze spaziali (MSF) e le distorsioni differenziali, le variazioni della scala e le analisi dell’uniformit`a dell’immagine. Inoltre, sono presentate analisi sulla luce diffusa da oggetti in campo e sui ghosts. Questi studi mirano a garantire che il modulo AO soddisfi i rigorosi requisiti di prestazione per le osservazioni scientifiche, in particolare per studi astrometrici. Un altro aspetto significativo di questa tesi riguarda il design ottico del Verification Test Bench (VTB). Il VTB serve come strumento interno fondamentale durante la fase MAIT. Il suo scopo `e convalidare e testare le prestazioni di MAVIS prima della sua messa in funzione in cielo, garantendone una corretta integrazione con il VLT. Le metodologie e le analisi presentate qui non sono essenziali solo per MAVIS, ma sono anche ampiamente applicabili allo sviluppo e all’ottimizzazione di altri sistemi di ottica adattiva. Contribuendo al perfezionamento delle tecnologie AO, questo lavoro supporta i progressi nella strumentazione astronomica e nelle capacit`a osservative.