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Simulationsrechnungen anisoplanatischer Übertragungsfunktionen für solare Adaptive Optik

dc.contributor.advisorKneer, Franz Prof. Dr.de
dc.contributor.authorSailer, Markus Josefde
dc.date.accessioned2006-11-06T12:08:46Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T13:32:09Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:57Zde
dc.date.issued2006-11-06de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B60D-7de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2675
dc.description.abstractMit dem Adaptiven Optischen (AO) System KAOS (Kiepenheuer Adaptive Optics System), installiert am Vakuum-Turm-Teleskop (VTT) auf Teneriffa (Spanien) und entwickelt am Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik in Freiburg (Deutschland), sind seit wenigen Jahren Beobachtungen mit Online-Korrektur des atmosphärischen Seeings möglich. Somit können bedeutend häufiger Rohdaten höchster Qualität aufgenommen werden, als dies ohne die AO möglich war, jedoch ergeben sich Probleme für die Verfahren zur Nachbehandlung von Bilddaten, wie auch für die wissenschaftliche Interpretation des quantitativen Informationsgehaltes solcher Daten. Der Grund dafür ist vor allem in der gegenüber dem rein atmosphärischen Einfluss veränderten Statistik der residuellen Wellenfrontfehler zu suchen, die nach der AO-Korrektur übrigbleiben. Dabei hängt die Größe der Unterschiede und die Stärke der Effekte von der Korrekturempfindlichkeit des AO-Systems ab, das sich seinerseits auf die atmosphärischen Bedingungen einstellt und damit zeitabhängig wird. Durch die Korrektur der Wellenfront in einer einzigen Richtung tritt zusätzlich als auffälliger Effekt der Anisoplanatismus in Erscheinung, der die Abbildungsqualität im Gesichtsfeld (FOV) blickrichtungsabhängig macht. Schließlich beeinflusst auch noch die zeitliche Verzögerung zwischen Messung und Korrektur der Wellenfront die Güte der Kompensationsleistung.Aus dem Wunsch heraus, die Punktverbreiterungsfunktion (PSF) bzw. die äquivalente Optische Übertragungsfunktion (OTF) zu modellieren, um Aussagen über die Wirkung von KAOS auf die Bildqualität treffen zu können, wurde in dieser Arbeit der Weg einer Simulation gewählt. Darin wurden Wellenfronten, dargestellt durch synthetische Phasenschirme mit atmosphärischer Statistik der Phasenverzögerungen, durch den optischen Aufbau propagiert, wobei die wichtigsten optischen Elemente von KAOS modelliert wurden, um eine möglichst realistische Phasenkompensation der Wellenfronten zu erreichen. Aus jeweils einer Reihe so korrigierter Phasenschirme, d.h. geglätteten Wellenfronten, wurden für eine Reihe von Kombinationen der Parameter (Blickwinkel, Korrekturniveau, Turbulenzstärke, Wind) die entsprechende Langzeit-PSF und Speckle-Übertragungsfunktion (STF) berechnet und die Auswirkungen auf die Bildqualität untersucht.Die Simulationsergebnisse wurden im ""Göttinger Speckle-Masking Rekonstruktionsalgorithmus"" auf Beobachtungsdaten angewandt, wobei die konventionelle Annahme einer über das Gesichtsfeld konstanten PSF fallengelassen werden konnte. Hier zeigt der Verleich mit der herkömmlichen Methode signifikante Unterschiede in den rekonstruierten Intensitäten und im Kontrast.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleSimulationsrechnungen anisoplanatischer Übertragungsfunktionen für solare Adaptive Optikde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedSimulation of anisoplanatic transfer functions for solar Adaptive Opticsde
dc.contributor.refereeKneer, Franz Prof. Dr.de
dc.date.examination2006-08-03de
dc.subject.dnb520 Astronomiede
dc.description.abstractengWith the Adaptive Optics (AO) System KAOS (Kiepenheuer Adaptive Optics System), installed at the Vacuum-Tower-Telescope (VTT) on Tenerife (Spain) and developed at the Kiepenheuer-Institut for solar physics (KIS) in Freiburg (Germany), observations with online correction of the atmospheric seeing have been possible for a few years. Thus, we obtain significantly more high quality raw image data, than it was possible without AO. Problems, however, appear when we consider the specific technique of further image treatment, as well as there arrise difficulties in the scientific interpretation of the quantitative information content of such data. The reason for this is to be found mainly in the changed statistics of the residual wave front errors after AO compensation, when compared to the pure atmospheric influences. The impact of the differences and the strength of the effects depend, of course, on the sensitivity of the AO system, which in turn reacts to the actual atmospheric conditions and therefore becomes time dependent. In addition, the data show a second conspicuous effect, namely the anisoplanatism, which stems from the correction of the wave front in only one distinguished viewing direction. With this, we have an imaging quality changing within the field of view (FOV), depending on the light"s corresponding propagation path through the earth"s turbulent atmosphere. As a third effect, the time delay between measurement and applied correction of the wave front influences the compensation performance even further.From the desire to investigate the performance of KAOS and its effect on the image quality I chose numerical simulations for the presented work in order to model the actual point spread function (PSF) or the equivalent optical transfer function (OTF). Wave fronts, represented by synthetic phase screens with atmospheric statistics for the phase retardations, were propagated through the optical setup, where the main optical elements of KAOS were modelled to warrant a phase compensation of the wave fronts as realistic as possible. For each sequence of such corrected phase screens, i.e. smoothed wave fronts, the according longterm-PSF and speckle transfer function (STF) was calculated for a number of combinations of certain parameters (viewing angle, level of compensation, turbulence strength, wind) and the impact on the image quality investigated.The results of this simulation have been applied to real observational image data in the ""Göttinger Speckle Masking Reconstruction Algorithm"", where the traditional assumption of a constant PSF throughout the FOV could be abandoned. Here, the comparison with the conventional method shows significant discrepancies in reconstructed intensities as well as in the rms-contrast.de
dc.contributor.coRefereeLühe, Oskar von der Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerAdaptive Optikde
dc.subject.gerSeeingde
dc.subject.gerÜbertragungsfunktionde
dc.subject.gerSTFde
dc.subject.gerAstronomische Beobachtungde
dc.subject.gerSonnede
dc.subject.engAdaptive Opticsde
dc.subject.engSeeingde
dc.subject.engOptical transfer functionde
dc.subject.engAstronomical Observationde
dc.subject.engSunde
dc.subject.engSpecklede
dc.subject.bk39.11de
dc.subject.bk33.18de
dc.subject.bk39.12de
dc.subject.bk39.51de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1325-4de
dc.identifier.purlwebdoc-1325de
dc.affiliation.instituteFakultät für Physikde
dc.subject.gokfullTCG 000: Astronomische Optikde
dc.subject.gokfullRPV 000: Instrumentelle Optik {Physik}de
dc.subject.gokfullRPC 360: Aberration {Physik: Optische Wellen}de
dc.identifier.ppn521351294de


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