Методы контроля асферических поверхностей
В настоящее время известно достаточно много методов контроля асферических поверхностей. Некоторые из них приведены в
таблице.
Таблица 1. Методы контроля асферических поверхностей.
| Методы измерения |
Точность |
Достоинства |
Недостатки |
| Сканирующие методы |
Профилограф [1] |
0.5-2нм |
Универсальность |
Заданная траектория, большое время измерения, контакт. |
| Пентапризма [2] |
20-50нм |
Универсальность |
Заданная траектория, большое время измерения. |
| Экранные методы |
Датчик Шека - Гартмана [3] |
20-50нм |
Простота, большой диапазон |
Ограниченное пространственное разрешение и точность |
| Интерфе-ренционные методы |
Интерферометр сдвига (боковой, радиальный, угловой и т.п.) [4] |
10-100нм |
Простота, большой диапазон |
Ограниченная точность и чувствительность, трудность расшифровки |
| Точечный дифракционный интерферометр [5] |
10-30нм |
Простота, точность, отсутствие эталона |
Нестандартное оборудование, ограниченный диапазон. |
| Синтезированная длина волны (двухволновый) [6] |
10-100нм |
Большой диапазон, грубая поверхность |
Нестандартное оборудование, ограниченная точность |
| Интерферометр с сшивкой апертур |
10-30нм |
Универсальность |
Ограниченная точность, большое время измерений, сложное программное обеспечение |
| Интерферометр со сканированием вдоль оси (VeriFire Aspere [7] |
60-200 нм |
Универсальность |
Контроль осевый линз, большие время измерения и стоимость, ограниченная точность. |
| Прямой метод измерения [8] |
60-300нм |
Простота, обычный интерферометр |
Отступление от сферы < 1000 , дополнительные погрешности. |
| Компенсационный с линзовым корректором |
до 1-5нм |
Высокая точность |
Сложность сборки и юстировки линзового корректора. |
| Компенсационный с СГ – корректором [9] |
до 1-5нм |
Простая юстировка, высокая точность |
Требуется изготовление СГ, возможны оптические шумы |
| Компенсационный с пространственным модулятором [10] |
20-50нм |
Универсальность |
Отступление от сферы < 100 , ограниченная точность, сложность сертификации. |
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” Голограмма-корректор преобразует исходный волновой фронт W1 обычного
интерферометра (плоский или сферический) в волновой фронт W2, сопряженный с формой асферической поверхности, как
показано на рис.1.
Если форма поверхности асферики точно соответствует расчетной, то при отражении от нее и вторичном проходе через СГ
волновой фронт совпадает с исходным. Интерферометр регистрирует интерферограмму (Рис.1) в виде прямых полос.
Малейшее отклонение в форме поверхности приведет к изменению формы волнового фронта и искривлению полос.
Чувствительность этого метода определяется выражением: E=(dN/T)(λ/2), где Е - минимально
регистрируемое отклонение
формы поверхности, dN – регистрируемое смещение полосы при отношении сигнал/шум ≥1, T-период полос,
λ-длина
волны (обычно λ=633нм). Если интерферометром регистрируется смещение в 0.001 полосы, то
чувствительность составит E ~ 0.3нм. Таким образом, реализуется принцип «оптического
компаратора», позволяющий регистрировать и измерять
малейшие отклонения формы поверхности от заданной. Точность оптического компаратора определяется в основном
следующими факторами: точностью расчета и изготовления СГ; особенностью дифракционной структуры СГ, точностью
юстировки оптической измерительной системы и точностью интерферометра.
Фазовая функция СГ определяется из геометрической модели хода лучей с нормальным падением на контролируемую
поверхность. Фазовая функция СГ - это оптическая разность хода лучей R´C´S´ и RCS, как показано на
рис.1. СГ может
быть как внеосевой, так и осесимметричной. Внеосевая СГ наклоняется на угол α к оптической оси.
|
Продукция и услуги 
