From 8(m) to 8(mm): wavefront sensing from cosmological to human scales

The largest Field of View Wavefront Sensor ever realized, namely one of the Ground-Layer Wavefront Sensors on-board LINC-NIRVANA, the Fizeau interferometric focal station of the Large Binocular Telescope, has been completed in the Astronomical Observatory of Padova. This Thesis includes a detailed description of such a sensor, starting from the optical concepts behind it, going through the definition of the alignment procedures ensuring the compliance of each sub-system with its optical tolerances, and concluding with the complete set of results of the system verification as a whole. At the same time, a similar wavefront sensor, but with a single line of sight, has been realized as a laboratory demonstrator for a system to perform the quality test of artificial Intra-Ocular Lenses (IOL), used in the transplant of human damaged crystalline lens. Such a demonstrator has been designed, procured, aligned and fully characterized, with the goal to retrieve high resolution aberrations of the IOL with a compact, easy to procure and user-friendly system.

Questa Tesi descrive il sensore di turbolenza di terra (Ground-layer Wavefront Sensor, GWS) di LINC-NIRVANA, l'interferometro di Fizeau che si sta realizzando fra Italia e Germania al fine di sfruttare appieno le potenzialita' della configurazione interferometrica del Large Binocular Telescope. Il GWS, interamente assemblato ed allineato presso l'Osservatorio Astronomico di Padova, e' il sensore di fronte d'onda con il piu' ampio campo di vista mai realizzato finora (6' di diametro), all'interno del quale possono essere selezionate fino a 12 stelle di guida naturali, ai fini della misura della turbolenza atmosferica di bassa quota. In questo elaborato e' inclusa una descrizione dettagliata di tale sensore, partendo dai concetti di ottica che ne costituiscono le fondamenta, per passare allo studio delle procedure per l'allineamento dei diversi sottosistemi, che ne assicurano la conformita' alle tolleranze calcolate in fase di disegno ottico, fino a concludere con l'analisi dei risultati ottenuti dalle verifiche effettuate sul sensore. Contemporaneamente, si e' proceduto alla realizzazione di un secondo sensore di fronte d'onda, basato sul medesimo concetto ottico ma limitato ad un'unica linea di vista. Tale sensore e' il prototipo di un sistema ottico per la misura della qualita' ottica di lenti intraoculari artificiali (Intra-Ocular Lens, IOL) da trapianto, utilizzate per la sostituzione del cristallino umano nelle operazioni chirurgiche per la correzione della cataratta. Tale prototipo e' stato disegnato, realizzato, allineato e completamente caratterizzato, al fine di misurare le aberrazioni introdotte dalle IOL con un sistema che sia il piu' possibile compatto, di semplice utilizzo e prodotto con componenti di facile reperibilita' e limitato costo.