Несколько лет назад, работая с интерферометром Тваймана-Грина и выставляя расстояние до исследуемого зеркала случайно обнаружил паразитную интерферограмму. Причем интерферограмма не исчезала при экранировании эталона. Дальнейшее исследование показало, что интерферограмма образуется при наложении пучков от исследуемого зеркала и первой (от зеркала грани кубика). При этом пучок, отраженный от зеркала имеет точку фокуса вблизи этой грани кубика. Отражение лазерного пучка от этой грани создает эталонный пучок с которым интерферирует пучок, отраженный от исследуемого зеркала.
Но присутствует паразитная интерференция - засветка от грани кубика, противоположной грани на которую падает пучок от лазера (грани, обращенной к эталону в интерферометре Тваймана-Грина).
Такая схема работает с разнесенными сопряженными точками. Источник и его изображение после отражения от тестируемого зеркала разнесены вдоль оптической оси. В Басе тоже источник и изображения разнесены, но еще и перпендикулярно оптической оси, что добавляет астигматизм.
Осутствие необходимости иметь большой точный эталон как в обычном интерферометре Тваймана-Грина делает этот тип интерферометра доступным простому любителю.
Этот интерферометр проигрывает Басу в части более дорогого и габаритного источника излучения.
При этом он выигрывает в части более простой конструкции и отсутствия паразитных засветок.
Несколько лет работал с таким интерферометром и думал, что изобрел новый тип интерферометра
.
Но на днях увидел на одном из зарубежных форумах информацию, что похожая схема была описана аж в 1981 г.
Не состоялось открытие
.
Итак что нужно для создания такого интерферометра:
1. Гелий-неоновый лазер типа ЛГН-207, ЛГН-208 или любой другой.
2. Микрообъектив
3. Рассеивающая линза
4. Светоделительный кубик
5. Камера с объективом
1. К сожалению, обычная лазерная указка не прокатит, т.к. интерферируемые ветви имеют существенную разницу в длине оптического пути. Т.е. источник должен иметь большую длину когерентности.
Это обстоятельство самый большой минус данного типа интерферометра по сравнению с Басом.
Лазеры ЛГН встречаются на Авито.
2. Микрообъектив можно брать любой. Я использую объектив от старого мобильного телефона. Он очень компактен, даже слишком и позволяет получить широкий расходящийся пучок для исследования светосильных зеркал.
3. Линза любая с достаточно коротким фокусом. Нужна для расширения пучка лазера чтобы получить более равномерную засветку на интерферограмме. Кроме этого она позволяет увеличить время экспозиции т.к. лазер дает достаточно яркий пучок и при самой короткой экспозиции можно все равно получить пересвет интерферограммы.
4. Кубик не совсем обычный. Как я уже отмечал, есть паразитная засветка от одной из граней кубика. Чтобы ее избежать надо заматировать эту поверхность. Т.о. кубик трехгранный. Одна из его граней (та, что обращена к исследуемому зеркалу) является эталоном. Т.к. рабочий диаметр этой грани может быть мал (2-3 мм) то с большой долей вероятности ошибки грани не превыщают десятой доли длины волны, а то и меньше. Т.е. это вполне нормальный "эталон". Для получения хорошего контраста лучше чтобы эта грань была бы без просветления, но с просветлением тоже сработает.
Такой кубик можно сделать самому заматировав одну из граней обычного кубика. Но можно взять готовый. Я использую кубик из старого ДВД привода (не СД привода). Такой кубик имеет размер 3-5 мм.
5. Камера любая, но очень желательно чтобы она была черно-белая и имела глобальный затвор, т.к. это предотвращает размазывание интерференционных полос из-за вибрации. Можно на алиэкспрессе купить такую. Конечно, чем больше пикселей у камеры, тем более светосильные зеркала можно проверять. Камера должна быть с объективом который фокусируется через кубик на поверхность тестируемого зеркала. От размера матрицы камеры и фокусного расстояния объектива зависит размер интерферограммы на матрице. Лучше использовать объектив с фиксированным фокусным расстоянием.
Конструкцию всего интерферометра можно сделать жесткой. Т.е. сделать единым целым лазер+линза+микрообъектив+кубик.
С учетом малых размеров кубика и объектива получится очень компактно, но все эти элементы требуют юстировки.
У меня все разборное, но если все аккуратно выставить, то можно все элементы зафиксировать. Если все элементы зафиксированы, то могут возникнуть сложности при юстировке исследуемого зеркала. Из-за малой яркости расходящегося из кубика пучка будет не виден отраженный от зеркала пучок. Пучок будет виден только в месте где он собирается в точку на расстоянии радиуса кривизны от зеркала.
Этапы юстировки:
1. Ставим лазер и кубик. Вращая кубик добиваемся чтобы отражение пучка лазера от первой грани кубика возвращалось в лазер.
2. Ставим Исследуемое зеркало. Юстируем лазер+кубик как целое добиваясь чтобы пучок попадал в центр зеркала. После этого юстируем зеркало, чтобы отраженный от него пучок попадал в лазер. Расстояние от грани кубика, повернутой к зеркалу до зеркала должно быть на несколько санитметров больше радиуса кривины зеркала. Если зеркало имеет центральное отверстие, то этот этап выполнить не получиться и для юстировки надо будет ловить отражение от зеркала уже после установки микрообъектива.
3. Ставим микрообъектив. Я размещаю его так, чтобы он фокусировал пучок от лазера перед передней гранью кубика или прямо на ней.
Но положение точки фокуса не принципиально.Расстояние от лазера до микрообъектива у меня порядка 200мм.
Юстировкой микрообъектива и зеркала добиваемся чтобы пучок, отраженный от зеркала вернулся бы на выходное окно лазера.
4. Ставим камеру и наблюдаем на экране монитора картинку для точной юстировки пучков.
5. Ставим перед лазером отрицательную линзу и юстируем ее так, чтобы получить на выходе из кубика равномерно засвеченный пучок.
Обычно такой юстировки достаточно чтобы уже увидеть интерференционную картину, но скорее всего надо будет корректировать расстояние до зеркала чтобы получить нужное количество полос.
Т.к. кубик наверняка имеет ошибки углов граней и светоделительной грани, то окончательную юстировку надо делать по виду интерференционной картины подвижками и наклонами тестируемого зеркала.
Наверное, лучше было бы показать весь процесс юстировки на видео, но пока не готов это сделать т.к. в таком видео должно быть много крупных планов разных частей и как это сделать одному при одновременном процессе юстировки пока не знаю. Скорее всего нужен будет монтаж.
Такая схема интерферометра не позволяет исследовать покрытые зеркала или готовые телескопы в автоколлимации. Это связано с тем, что в этом случае имеется существенное различие в интенсивностях интерферируемых пучков, что заметно снижает контраст. Выходом может служить нанесение покрытия на "эталонную" грань кубика. Коэффициент отражения такого покрытия должен быть выбран так чтобы примерно уравнять интенсивности двух пучков. Грубо это можно оценить как порядка 35% отражения на эталонной грани кубика.
Таким образом, имея 2 кубика один без покрытия, а другой с покрытием, можно контролировать непокрытые и покрытые зеркала и готовую оптическую систему в автоколлимации.
На рисунках показана схема такого интерферометра и интерферограмма параболы диаметром 300мм 1:5.
