Uso de modelos en OpticStudio (Zemax) para caracterizar el perfil de luz de imágenes astronómicas

Abstract

La luz visible es la única parte de la radiación electromagnética que es reconocida como un estímulo detectable en el sistema visual humano. Para mejorar la capacidad de observar imágenes astronómicas se han desarrollado grandes y precisos telescopios. Asimismo, la sensibilidad de las observaciones actualmente ha mejorado al usar detectores CCD (Charge- Coupled Device), que recogen fotones y convierten a formato digital la información que se recibe del objeto astronómico en observación. A partir de modelos en OpticStudio (modelos ópticos) se simularon PSFs (Point Spread Function) en dispositivos CCD y se verifico que las simulaciones realizadas producían una respuesta igual de buena como la predicha por la teoría de aberraciones clásica. Como información de contexto se explican conceptos de óptica, Point Spread Function (PSF), modelos de telescopios, una descripción pormenorizada de los dispositivos CCD. Se describe las funciones atingentes a la generación de una PSF a partir de un modelo óptico en el software OpticStudio y se explica cómo se llegó al código (en Matlab) utilizado para realizar las simulaciones. Del modelo en OpticStudio se exportaba la grilla de datos de la Huygens PSF a Matlab, donde se integraba, se asignaba a los pixeles del CCD y se agregaban las fuentes de ruido para producir las simulaciones, de las cuales se producían cientos o miles de realizaciones que eran exportadas en formato fits, las cuales eran posteriormente procesadas por un conjunto de rutinas en un ambiente de reducción de datos astronómico (donde los datos astronómicos son manipulados para obtener la información útil al astrónomo). Dentro de las simulaciones se realizaron variaciones desviando el eje óptico (como si el espejo se inclinara) y se compararon dichas variaciones con modelos teóricos, los cuales concordaron en alta medida con la teoría de las aberraciones (coma y astigmatismo), demostrando la utilidad de usar esta forma de estudiar dispositivos ópticos para reproducir efectos ópticos producidos en espejos parabólicos y esféricos (dado que estos son de uso frecuente en astronomía) y así caracterizar el perfil de luz de imágenes astronómicas.