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COSAC : un logiciel de calculs optiques Néanderthalien en 3F
(FORTRAN, Français, Freeware)


Version 2.9.8


  Calculs
Optiques
Simplifiés pour
Analyse de
Combinaisons



CONDITIONS D'UTILISATION


COSAC (Calculs Optiques Simplifiés pour Analyse de Combinaisons) est un moteur de calculs optiques par tracé de rayons, qui a été imaginé, puis développé dans le cadre de mes travaux sur la concentration de l'énergie solaire (IMP CNRS Odeillo, 1983-1987), puis sur des instruments d'optique spatiaux (pour la société Aérospatiale, 1988-1998), et enfin sur les spectromètres 3D construits à l'Observatoire de Lyon (2000 et +). L'utilisation du code-source et de la documentation est soumise aux conditions suivantes.

Vous pouvez :

Vous ne pouvez pas :

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GENERALITES


COSAC est un programme de tracé de rayons qui calcule, surface après surface, les points d'impact et les directions des rayons réfléchis ou réfractés par un ensemble de surfaces optiques. Le faisceau d'entrée (conique ou cylindrique) et les surfaces optiques sont définies au moyen d'instructions à six caractères, suivant l'ordre où elles sont rencontrées lorsqu'on suit la propagation des rayons dans le système optique. L'ensemble de ces instructions et les directives de sortie (définissant les calculs à effectuer) est placé dans un fichier d'entrée (avec l'extension .dat), qui sera lu, interprété, et approuvé par le programme.

Au début de son exécution, COSAC ouvre un fichier de sortie (avec l'extension .out) qu'il va remplir au gré de l'utilisateur, en fonction des directives de sortie lues dans le fichier d'entrée, dans l'ordre où le programme les a rencontrées. Définitions de surfaces optiques et calculs de performance (instructions de sortie) peuvent être alternées, de sorte qu'il est possible d'obtenir des sorties intermédiaires, bien avant d'arriver au plan focal de l'instrument. Les performances en temps de calcul sont en général équivalentes, voire supérieures à celles des logiciels professionnels existants.

A la lecture de ce qui précède, on devine que COSAC est un moteur de calculs optiques, et non un logiciel de tracé de rayons complet, tel CODE 5 ou ASAP : il ne possède pas en effet de représentation graphique du système optique modélisé (l'utilisateur doit suivre le chemin des rayons en mode texte, en examinant les lignes du fichier .out), et ses sorties graphiques sont rudimentaires. Pour pallier ce dernier inconvénient, COSAC propose des directives de sortie qui permettent de sauvegarder la majorité de ses résultats dans des fichiers ASCII, eux-mêmes lisibles par d'excellents logiciels de visualisation : SCION Image (freeware disponible sur le site http://www.scioncorp.com), EXCEL, IDL... Et, pour la représentation graphique du système optique, on dispose aujourd'hui d'une interface avec ZEMAX !

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ANIMATED GIFS


A titre d'exemples, voici quelques Gifs animés construits à partir de calculs optiques réellement effectués par COSAC (codage couleur réalisé avec SCION Image). Certaines de ces simulations ont donné lieu à des publications.

    Plus de détails sur le télescope ISO   Zoom    
  Evolution de la réponse impulsionnelle (PSF) au foyer d'un système de miroirs sphériques   La PSF du télescope ISO (echelle logarithmique), en divers points
de son champ
  Anneaux d'égale inclinaison observés au foyer d'un interféromètre de Michelson (quelque peu désaligné...)   Recherche de la meilleure mise au point sur un objet étendu
(quatre pixels circulaires)
 


Zoom Zoom Zoom
Zoom Zoom
Evolution de la pupille d'un télescope
en défocalisant de part et d'autre du foyer
Modélisation des perturbations atmosphériques ("seeing")
et de leurs effets sur la réponse impulsionnelle
d'un télescope au sol ("speckles")
Franges d'un interféromètre stellaire
en faisant varier la différence de marche


    voir article in 'Optics Communications'      
  Au foyer d'un coronographe, une planète tourne autour de son soleil   Variations de la FTM d'un télescope-interféromètre
à décalage de phase
  La PSF d'un télescope évolue
en fonction de la bande
spectrale intégrée
  Recherche du meilleur foyer
d'un miroir astigmatique
 


         
  Evolution d'un vortex angulaire périodique
avec sa fréquence entière
  Simulation d'un amas d'étoiles
observé par un télescope spatial
  Test de Hartmann inversé   Perturbations atmosphériques vues
à travers le "Crossed-cubes nuller"
 


Franges d'interférence d'Young

Zoom
Apparition de franges d'Young au foyer d'une
lentille convergente en lumière laser (verte)
Franges d'Young en lumière blanche Effet (ici fortement exagéré)
des aberrations pupillaires


Senseurs de surface d'onde

  Shack-Hartmann   Senseur de courbure   Test de Foucault   Senseur à différentiation optique  
  Senseur de front d'onde
Shack-Hartmann
  Senseur de courbure   Test de Foucault   Senseur à différentiation
optique
 


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TELECHARGEMENT


Les fichiers indispensables

Voici la liste des fichiers archive .zip qu'il est souhaitable de se procurer. Ils ne contiennent a priori pas de virus. Si toutefois vous en découvriez un, veuillez en avertir l'auteur.

TYPE

NOM

CONTENU DE L'ARCHIVE

Fichier exécutable cosac_exe.zip (665 Ko) Fichier exécutable de la dernière version de COSAC pour DOS/Windows uniquement.
Fichiers source cosac_for.zip (232 Ko) Code source FORTRAN 77 de la dernière version de COSAC.
Fichiers exemple cosac_dat.zip (993 Ko) Ensemble de fichiers d'entrée .dat (ainsi que quelques cartes de défauts des surfaces optiques .txt associées) servant d'exemples, dont la liste est donnée dans le vol. 4. Contient également des bibliothèques de verres (bibco5.ver, bibgen.ver et mon_cat.agf), à placer dans le même répertoire que les fichiers d'entrée.
  cosac_out.zip (4113 Ko) Ensemble des fichiers de sortie .out correspondant aux fichiers d'entrée précédents, ainsi que d'autres fichiers-résultat .txt associés, à comparer aux sorties produites par COSAC après toute installation ou modification.

Besoin d'un compilateur Fortran gratuit, sympa et dont la syntaxe est restée pure ? Regardez ici.


La documentation

TITRE

FICHIER

VERSION

REMARQUES

Présentation générale cosac_doc1.pdf (195 Ko) 2.9.8 Le document de base qu'il faut absolument lire avant d'aller plus loin.
Mode d'emploi détaillé (vol.1) cosac_doc2.pdf (843 Ko) 2.9.4 Egalement appelé "COSAC pour les nigauds", il contient la description détaillée des principales instructions utilisées.
Mode d'emploi détaillé (vol.2) cosac_doc3.pdf (1077 Ko) 2.9.8 Egalement appelé "COSAC pour les nigauds confirmés", il contient la description des instructions les plus rares et les plus complexes (et parfois les plus puissantes).
Exemples cosac_doc4.pdf (296 Ko) 2.9.7 Contient des exemples de cas où le logiciel a été réellement utilisé.

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Pourquoi seriez-vous forcés d'utiliser un logiciel de calcul optique "standard", payant, et le plus souvent yankee ? Et même dans ce cas, COSAC pourra vous aider à résoudre certains problèmes "exotiques" (par exemple, la synthèse d'ouverture optique), éventuellement au prix de quelques modifications, puisque le code source est disponible. COSAC peut également servir de base de comparaison pour valider les calculs effectués à l'aide d'autres logiciels, et mettre en évidence d'éventuelles erreurs de modélisations.

 

CASOC
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