Test 2：岡山3.8m望遠鏡の条件でPSFを作る

その１

岡山3.8m望遠鏡の条件で各時刻におけるPSFを作成します。

岡山の条件で波面を作成する為にAOsim.conf ファイルは


TELESCOPE_DIAM	3.78	望遠鏡の半径
CENTRAL_OBSTRUC	1.00	中央の穴(見えない)の直径
TELESCOPE_SPIDER_W	0.00	スパイダーの厚み(今は考えない)
TURBULENCE_SEEING	1.5	大気のseeing

とします。この条件で0.02[s] 毎、1.0[s]分の波面(50枚)を作成してPSF を作成しました。望遠鏡の瞳関数は右の図のようになりました。また、turbl.prof ファイルに関しては以下の設定を行いました。

まず、各高度の風向・風速は高層天気図から年平均の値を用いました(但し、高層天気をモニターしている気象台の内、岡山に近い高松の統計表が無かったため、潮岬のものを用いています)。
また、構造関数定数Cn2に関しては、AOsim では相対比でよいようなので、それを求めました。求める方法としては、A. Glindemann (1999、学位論文？)に記載されていたHufnagel-Valley-Boundary モデルを利用し、各高度のCn2を求め、相対比で表すことにしました。
Hufnagel-Valley-Boundary モデルは、高度h[km] に対してCn2が次の式で表せるものです。

この条件で、PSFを作成すると下の画像の左の様になりました。画像の一辺は5[arcsec] に対応しています(1pixel 大体9.67[mas])。
アニメーションは、10枚おき、つまり0.2[s]毎のPSFです。

更に、各時刻の波面ファイルから、大きく外れている位相の部分の光を通さない(即ち、位相φ(x,y)[deg]が大きくずれていれば光の透過率A(x,y)=0とする、A(x,y)はここを参照。)様にしてPSFを作成しました。
「外れている」という条件には以下の３つの場合を考えました。

位相の平均±π/2 よりずれる
位相の平均±π/4 よりずれる
位相の平均±π/8 よりずれる

位相の平均は、望遠鏡を通り光のみを考え、2*n*πのずれは同位相(つまり、単色光、NBF(Narrow Band Filter)を想定)とみなしています。

	AO off	AO on: 平均±π/2	AO on: 平均±π/4	AO on: 平均±π/8
Transparency through Pupil
Transparency Ratio [%]	100	44.1 -- 55.3	20.9 -- 28.8	10.1 -- 14.5
PSF
integrated PSF
PSF center (x,y)	268,255	258,256	257,256	256,256
FWHM [pix](FWHM [arcsec])	54.5 (0.53)	32.5(0.31)	14.8(0.14)	3.33(0.03)

PSFは波長0.6 umに対して描いています。
方法１、方法２のPSFはそれぞれ上の表の真ん中、右にあります。
１段目が光の透過した範囲の図、２段目は透過した部分の割合[%]です。３段目がPSFです。４段目には1.0[s]分のPSFを足し合わせたもの(integrated PSF)、更に、５段目と６段目にはintegrated PSF の中心の位置並びにFWHMを載せています。FWHMはPSFをgaussian でフィットして求めたものになります。

更に、それぞれの場合に対して、各時間のFWHMの移り変わりとPSF center の移り変わりは以下のようになりました。
　

PSF center の黒い2本の線の交点は画像の中心(x,y) = (256,256)です。
平均の位相±π/8でマスクをかけると、全て中心が(256,256)となりました。また、足し合わせたPSFもならされることなく、個々のFWHMの大きさを保ったままになっています(但し光の90%近くをカットしている)。

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