Интерференционный метод контроля выпуклых гиперболических поверхностей с использованием дифракционного оптического элемента

Аннотация

Интерференционные методы контроля позволяют с высокой точностью оценить погрешности формы профиля поверхности оптических деталей. Обработка интерференционной картины позволяет получить карту отклонений поверхности в каждой ее точке с точностью до половины длины волны. Предложен интерференционный метод контроля выпуклых гиперболических поверхностей, с помощью которого можно контролировать зеркала с большими апертурными углами в мнимом геометрическом фокусе. Предлагаемая автоколлимационная схема контроля состоит из гелий-неонового лазера с длиной волны 632,8 нм, менисковой линзы и планарного осесимметричного дифракционного оптического элемента для коррекции сферической аберрации мениска. Приведен численный метод расчета дифракционного оптического элемента с помощью фазового профиля на примере вторичного гиперболического зеркала космического телескопа "Миллиметрон". Проведено моделирование разработанной схемы в программе Zemax OpticStudio. Выполнена оценка погрешности аппроксимации рассчитанного фазового профиля в зависимости от числа фазовых коэффициентов. Предложена оптическая система интерферометра Физо для реализации разработанного метода. Определено влияние погрешности установки контролируемого зеркала на интерференционную картину для осевого смещения, поперечного смещения и наклона. Выполнена оценка остаточной волновой аберрации в системе контроля

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Краснов Д.И., Нгуен С.Ч., Дружин В.В. Интерференционный метод контроля выпуклых гиперболических поверхностей с использованием дифракционного оптического элемента. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2022, № 4 (141), с. 80--91. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2022-4-80-91

Литература

[1] Абдулкадыров М.А., Белоусов С.П., Придня В.В. и др. Оптимизация технологии формообразования и методов контроля выпуклых асферических поверхностей крупногабаритных оптических деталей. Оптический журнал, 2013, т. 80, № 4, с. 24--32.

[2] Zhang Y., Chen Q. Testing the large convex aspheric surfaces with aspheric test plate. Proc. SPIE, 2014, vol. 9280, art. 928014. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2070918

[3] Zhang H., Wang X., Xue D., et al. Modified surface testing method for large convex aspheric surfaces based on diffraction optics. Appl. Opt., 2017, vol. 56, no. 34, pp. 9398--9405. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.56.009398

[4] Burge J.H., Su P., Zhao C. Optical metrology for very large convex aspheres. Proc. SPIE, 2008, vol. 7018, art. 701818. DOI: https://doi.org/10.1117/12.790063

[5] Burge J.H. Measurement of large convex aspheres. Proc. SPIE, 1997, vol. 2871. DOI: https://doi.org/10.1117/12.269059

[6] Burge J.H. Applications of computer-generated holograms for interferometric measurement of large aspheric optics. Proc. SPIE, 1995, no. 2576. DOI: https://doi.org/10.1117/12.215609

[7] Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф. Лазерный интерферометр с асфероголограммным пробным стеклом для термобарокамеры. Оптический журнал, 2017, т. 84, № 3, с. 65--66.

[8] Goncharov A.V., Druzhin V.V., Batshev V.I. Noncontact methods for optical testing of convex aspheric mirrors for future large telescopes. Proc. SPIE, 2009, vol. 7389, art. 73891A. DOI: https://doi.org/10.1117/12.827513

[9] Капустин А.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. О контроле формы поверхности зеркал радиотелескопа космической обсерватории "Миллиметрон". Контенант, 2016, т. 15, № 4, с. 67--73.

[10] Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф. Контроль зеркала контррефлектора телескопа "Миллиметрон" на основе использования синтезированной голограммы. Фотоника, 2016, т. 59, № 5, с. 44--48. DOI: https://doi.org/10.22184/19937296.2016.59.5.44.48

[11] Пуряев Д.Т., Дружин В.В., Семенов А.П. и др. Интерферометр для контроля формы выпуклых гиперболоидов. Контенант, 2020, т. 19, № 2, с. 6--11.

[12] Druzhin V., Puryaev D., Semenov A., et al. Interferometer for surface figure of large convex hyperboloid mirrors. Proc. SPIE, 2020, vol. 11451, art. 114510V. DOI: https://doi.org/10.1117/12.2560364

[13] Li S., Liu B., Tian A., et al. A practical method for determining the accuracy of computergenerated holograms for offaxis aspheric surfaces. Opt. Lasers Eng., 2016, vol. 77, pp. 154--161. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2015.08.009

[14] Radiant Zemax. OpticStudio 21. Optical design program. User’s manual, 2021. URL: https://www.academia.edu/25361889/ZEMAX_Optical_Design_Program_Users_Manual

[15] Riedl M.J. Diamondturned diffractive optical elements for the infrared: suggestion for specification standardization and manufacturing remarks. Proc. SPIE, 1995, vol. 2540. DOI: https://doi.org/10.1117/12.219529