Контроль асферической оптики

Развитие оптического приборостроения связывается с широким применением асферической оптики. Современные компьютерные технологии трехмерной обработки материалов позволяют создавать оптические компоненты с поверхностями произвольной формы. Однако классические методы контроля не обеспечивают измерение формы асферических поверхностей с требуемой точностью.

ЗАО Дифракция предлагает выполнение работ по контролю формы асферических поверхностей с нанометрической точностью на основе применения компьютерно-синтезированных голограмм (СГ) и лазерных интерферометров. Контроль асферики с наибольшей точностью, воспроизводимостью и простотой обеспечивают компенсационные методы на основе применения СГ. Такие голограммы получили название корректоров, компенсаторов, а зарубежной литературе «Diffractive null lens» или «Null CGH»

Нами разработаны и реализованы на практике несколько основных вариантов контроля асферических поверхностей, ориентированных на использование коммерческих лазерных интерферометров Физо в сочетании с СГ.

1. Контроль вогнутых асферических поверхностей (Рис. 1). Осесимметричная СГ 2 преобразует исходный волновой фронт лазерного интерферометра в асферический, который точно соответствует форме контролируемой асферической поверхности 3. Т.е. все лучи падают на поверхность 3 по нормали. Отраженный от поверхности 3 волновой фронт вторично проходит СГ и поступает в интерферометр, который измеряет разность фаз между этим фронтом и отраженным от апланатической эталонной поверхности 5 эталонного объектива 1. Для точной юстировки СГ относительно интерферометра и поверхности 3 используются дополнительные голограммы 4, которые располагаются вне зоны основной СГ.

   

2. Контроль выпуклых поверхностей (Рис. 2). СГ 2 рассчитывается таким образом, что при освещении сферическим волновым фронтом формирует сходящийся асферический волновой фронт. В этом случае, размер СГ должна обязательно превышать размеры контролируемой поверхности 3. Вспомогательные СГ 4 используются для точной юстировки схемы контроля.

   

3. Контроль цилиндрических поверхностей (Рис. 3). Для устранения автоколлимационного блика от контролируемой цилиндрической поверхности 3, СГ 2 обычно устанавливается в параллельном пучке света под небольшим углом к оптической оси (α~1°). Опорный плоский волновой фронт формируется при отражении от внешней поверхности 6 эталонной пластины 7. СГ состоит из двух зон 8 и 9, как показано на рис.3 б. Центральная зона 8, дифракционная структура которой имеет вид фазовой зонной пластинки с параболической формой штрихов, формирует сходящийся цилиндрический волновой фронт, наклоненный к оптической оси интерферометра на угол α, фокусирующийся на фокусном расстоянии f_СГ от СГ, образую линию 10. Контролируемая цилиндрическая поверхность устанавливается на расстоянии ее радиуса кривизны R_cyl от линии 10 и отражает световой поток назад. Для точной юстировки СГ в пространстве, на подложку нанесена зона 9 с линейной отражательной дифракционной решеткой с периодом T=λ/sin2α. Дифрагированный световой поток направляется точно назад и по интерференционной картине можно точно установить СГ под углом α (угол Литрова).

   

4. Контроль линзовых корректоров (рис.4). Главные зеркала больших телескопов проверяются интерферометрическим методом из центра кривизны, используя линзовые корректоры 11, состоящие из нескольких рефракционных линз, например, 12, 13, 14, как показано на (рис. 4а). Корректор компенсирует асферичность волнового фронта отражаемого от поверхности зеркала и позволяет производить измерения его формы «нулевым методом» в процессе полировки. Однако всегда существует вероятность, что даже точно рассчитанный корректор может дать ошибку из-за неправильной сборки. Для сертификации корректоров используются дифракционные имитаторы зеркала телескопа (отражательная голограмма 2 на рис.4 б), которые воспроизводят волновой фронт, отражаемый от главного зеркала с идеальной формой. Зеркала современных телескопов имеют очень большие относительные отверстия (D/f=0.75-1.2), что приводит к необходимости для их контроля формировать асферические волновые фронты с отклонением от ближайшей сферы в несколько тысяч длин волн. При этом размер отражательных СГ превышает 200 мм, при минимальном размере зон 0.5-0.6 мкм

Характеристики изготавливаемых голограмм

Предоставляемые услуги

• Разработка, расчет и моделирование измерительной системы для контроля Вашей асферики.
• Изготовление и поставка синтезированной голограммы.
• Предоставление отчета с расчетом и моделированием оптической системы контроля
• Предоставление отчета по изготовлению синтезированной голограммы и данными по ее аттестации.

Материалы по теме

1. Асферическая поверхность
2. Методы контроля асферических поверхностей
3. Литература
4. Компьютерно-синтезированные голограммы