German Title: Inbetriebnahme der adaptiven Optik NAOS-CONICA für das VLT : der Weg zum "First Light"

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Abstract

In October 2002 NAOS-CONICA, one of the most powerful adaptive optics systems was offered to the astronomical community. The instrument is installed at the Very Large Telescope in Chile and operated by the European Southern Observatory. The adaptive optics system NAOS corrects for atmospheric turbulence and provides the near-infrared multi-mode camera and spectrograph CONICA with diffraction limited images. Development of NAOS was achieved by a French consortium, while CONICA was developed by a German consortium under the leadership of the Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg. In the context of this PhD thesis several critical contributions to the successful commissioning were made. The major test and calibration results obtained on the way to First Light, i.e., during the laboratory, integration and commissioning periods are presented. They cover cryogenics, mechanics, optics and detector characteristics of CONICA. A major achievement was the development and implementation of a technique for the calibration of static optical aberrations. Since the instrument is designed to achieve absolute Strehl ratios higher than 70%, even the accumulation of residual static wavefront perturbations arising from optical components in the imaging path, critically affect the overall performance. The technique has been completely implemented for the instrument, and the adaptive optics system automatically corrects the static aberrations according to the different instrument configurations. The presented technique will be of great importance for future adaptive optics systems. Particular attention is payed to the calibration of CONICA's high resolution imaging spectroscopy mode, realized by a cold tunable Fabry-Perot interferometer. A detailed guideline is given of how to process a phase-shift map and the capabilities for 3-dimensional structure analysis are demonstrated at Eta Carinae. A first, high-spatial resolution velocity map is created.

Translation of abstract (German)

Im Oktober 2002 wurde der astronomischen Gemeinschaft eines der leistungsfähigsten Systeme zur Korrektur athmosphärischer Turbulenz zugänglich gemacht. Das Instrument NAOS-CONICA ist am Very Large Telescope in Chile installiert und wird von der Europäischen Südsternwarte betrieben. Die adaptive Optik NAOS korrigiert atmosphärische Bildverzerrungen und liefert der Nahinfrarotkamera CONICA beugungsbegrenzte Bilder. Ein französisches Konsortium entwickelte NAOS, während CONICA durch ein deutsches Konsortium unter der Federführung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg entwickelt wurde. Im Rahmen dieser Dissertation wurden bedeutende Beiträge zur erfolgreichen Inbetriebnahme des Instruments geleistet. Die wesentlichen Test- und Kalibrationsergebnisse auf dem Weg zum ``First Light'' sind dargestellt. Sie schliessen Kryotechnik, Mechanik und Optik ein und beleuchten die Detektoreigenschaften von CONICA. Diese Ergebnisse wurden während der Labor-, Integrations- und Commissioning-Phase erzielt. Eine besondere Errungenschaft ist die Entwicklung und Anwendung einer Technik, um statische optische Aberrationen zu kalibrieren. Da das Instrument für absolute Strehlzahlen größer als 70% konzipiert wurde, wird die Gesamtleistung wesentlich durch residuelle Wellenfrontstörungen beeinflusst, die durch die verschiedenen optischen Komponenten im abbildenden Lichtpfad verursacht werden. Diese Technik wurde vollständig im Instrument integriert und die Adaptive Optik korrigiert automatisch die statischen Aberrationen entsprechend der momentanen Konfiguration des Instuments. Die dargelegte Technik zur Kalibration statischer Wellenfrontstörungen ist von großer Bedeutung für zukünftige Instrumente mit adaptiver Optik. Ein besonderes Augenmerk ist auf die Kalibration des kryogenen Fabry-Perot-Interferometers gerichtet. Die wesentlichen Schritte zur Erzeugung einer Phasenkarte werden ausführlich erklärt, und die Anwendungsmöglichkeiten zur 3-dimensionalen Strukturanlyse sind anhand von Eta Carinae dargelegt. Eine erste, hochauflösende Karte des Geschwindigkeitsprofils wurde erstellt.