Apodisationsformen

Apodisationsformen beschreibt in der Optik und der Signalverarbeitung die unterschiedlichen Transmission- bzw. Fensterfunktionen, die auf eine Struktur angewendet werden, um die Verteilung der Amplitude oder Phase zu steuern und das Abtast- bzw. Abstrahlverhalten zu beeinflussen. Ziel ist typischerweise die Unterdrückung von Diffractions-Nebenkeulen und die Kontrolle der Hauptkeule.

In der Optik unterscheidet man Amplitudenapodisation (Grauwert- oder Durchlässigkeitsprofile) und Phasenapodisation. Amplitudenapodisation erfolgt durch radial veränderte Transmission T(r); Beispiele sind glatte Profile wie Gaussian, Raised-Cosine (Hann/Hanning), Blackman sowie Prolate-Spheroidal-Wave-Funktionen (PSWFs). Es gibt auch binäre Apodisation, bei der die Transmission zwei Stufen annimmt (Masken mit klaren/transparenten Bereichen). Phasenapodisation modifiziert zusätzlich die Phasenverteilung, um Diffractions-Eigenschaften gezielt zu beeinflussen.

In der Astronomie wird Apodisation vor allem in Teleskopen und Koronagraphen eingesetzt, um Diffractionsringe zu verringern und den Kontrast zu erhöhen. Dazu werden kontinuierliche Graupfade, binäre Masken oder mehrstufige Systeme verwendet, um die Empfindlichkeit des Systems gegenüber starker Quellen zu steuern.

In der Signalverarbeitung bezeichnet Apodisation Fensterfunktionen, die an Datenreihen angelegt werden, um spektrale Leakage zu reduzieren. Übliche Formen sind Hann/Hanning, Hamming, Blackman, Bartlett, Kaiser, Gaussian und Tukey. Die Wahl hängt vom Kompromiss zwischen Hauptkeulenbreite, Nebenkernunterdrückung und Frequenzauflösung ab.

In der Praxis werden diskrete Apodisationsformen durch Fertigungsverfahren umgesetzt, z. B. lithographisch hergestellte Masken oder Phasen-/Durchlässigkeitsstrukturen. Die Umsetzung ist wellenlängenabhängig und systembestimmt.