Наши технологии изготовления оптики

[lx75]

2. Разве интерферометр Баса в чем-то уступает этому методу? Он и для заготовки, и для готового зеркала отлично работает, информация полная "здесь тереть, там не тереть". И синтезированную теневую можно сравнить с реальной.

Нет, не уступает, даже превосходит. Но для этого метода потребуются дополнительные знания, материальное обеспечение и правильное пользование программы.
Теневое исследование из центра кривизны потребует меньше затрат.

[ekvi]

Голографический муаровый нуль-метод.

В самом начале бинарные маски называли "голограммами". Но по своей сути "муар" адекватнее.
Ваша работа примечательна тем, что Вы определили этому способу адекватное место: ошибка  - даже для сферы в 0.6Л - несусветная ошибка. По-моему, как фуко-грамму ни крути, она даст точность на том же уровне.

[ekvi]

Голографический муаровый нуль-метод
"Итак, маска готова для теста. "
Взгляните на конфигурацию маски: она Вам ничего не напоминает? Это ж ИГ параболоида, снятая из центра его кривизны!
https://www.fidgor.narod.ru/Observers/Test_2/test_483.html
Только ИГ обсчитывается продвинутым "Фринджем", а "муар" - только рассчитан корректно, а затем оценён косвенно и врукопашную. Но если учесть все реальные допуски и ошибки, то точность оценки асферической фигуры ГЗ по такой ИГ окажется на том же уровне: 0.6Л +/- 0.15Л.
И у меня большие сомнения, что из центра кривизны  вообще корректно производить оценку точности АП, что по ИГ, что по ФГ или даже по МГ (= максутов-грамма).
Чему тогда верить?! Нуль-тесты ближе к истине: в них всегда можно отыскать "виновника" и уменьшить его влияние на ошибку оценки.
Однако муарова маска есть "компенсатор" в 0-тесте, и получается замкнутый круг? Требуется А. Македонский для развязки этого узла!

Теневой метод не вызывает сомнения при тестировании сферы из центра кривизны и параболоида в автоколлимации или по натуральной звезде. Всё остальное - "миражи кругом ..."

[ekvi]

Да,  снобизма вам не занимать! 
Кому действительно интересно и нужно, найдут возможности использовать эту идею.

Выходит, как автору, на которого Вы ссылаетесь, так и Вам самому, идея не интересна?
Вы просто хотели меня захомутать?! Тогда кто ж из нас троих сноб?
Вы не спешите развешивать ярлыки, а принимайте деловое участие в теме.
Что касается меня, то я сразу отметил никчёмность этого наукообразного способа: определять местоположение зоны по "зоне одинаковой освещённости". Причем не визуально, в экспресс-контроле, по МГ, а в результате программной обработки отснятой ФГ. Прежде уже было сказано: единственный выигрыш такого способа - против визуального - более точное определение диаметра (или эллиптичности) зоны.
Думаю, по снимку МГ эта точность окажется выше: она будет аналогична определению нейтральной линии полосы на ИГ (см. программу ОСТ).

[lx75]

Вы просто хотели меня захомутать?!

Не Владимир Ильич, я не хотел Вас захомутать. 

Вам самому, идея не интересна?

Бегло просмотрел тему обсуждения по ссылке которую предоставил Глеб: https://www.cloudynights.com/topic/598980-foucault-unmasked-new-foucault-test-software/
Программа определяет зону одинаковой освещенности с точностью до пикселя, никто не в состоянии глазом так оценить, для меня основной проблемой было определение границы зон. Конечно же необходимо освоить методику работы с программой.
Поэтому считаю, что эта программа будет полезна для начинающих исследователей, при контроле зеркал с относительным отверстием меньше 1/5.
Может быть кому-то будет интересно и полезно с ней работать.

[Дмитрий Маколкин]

И у меня большие сомнения, что из центра кривизны  вообще корректно производить оценку точности АП, что по ИГ, что по ФГ или даже по МГ (= максутов-грамма).

Что касается ИГ, то тут помог бы полный учёт всего оптического тракта, включая элементы интерферометра. Поскольку мы априори не знаем, какой волновой фронт от зеркала приходит в интерферометр, то анализ ведется итеративно, сначала определяется волновой фронт от зеркала без учета аберраций, вносимых интерферометром, потом на основе первой итерации моделируются и учитываются при обсчёте интерферограммы погрешности, вносимые интерферометром для данного волнового фронта - и так далее, до схождения процесса к устойчивому решению.

Но так, насколько я знаю, никто не делает...

[ekvi]

Но так, насколько я знаю, никто не делает...

Конечно! Все указывают некую абстрактную цифру, типа СКО, для интерферометра.
Нет обычая хранить в электронном виде "аппаратную функцию девайса".

Но тут, Дмитрий, имелся в виду эффект коллапса волновой ошибки при приближении волнового фронта к "фокусу", на который указывает, например, Д.Т. Пуряев в монографии "Методы контроля оптических АП", 1976, с. 109, начиная со слов "Существует ошибочное мнение, что волновая аберрация остаётся постоянной по величине для любого положения волнового фронта..." и далее.

Кстати, именно в этом месте ДТ обосновывает необходимость отсчёт ошибки вести не от АП, а по нормали от сферы сравнения (с. 110), что в своё время послужило причиной нашего спора с В.Г. Куксом, утверждавшим, что нет разницы, измерять ошибку от АП или от СС. Поэтому в Курсе лекций ОФООП на этом нюансе специально акцентировано внимание при распространении профиля Кербера на высокосветосильные ОС.
Вот ссылка на ОФООП:
https://disk.yandex.ru/d/MouX5CCNXtrGNQ
 

[Boris Green]

Взгляните на конфигурацию маски: она Вам ничего не напоминает? Это ж ИГ параболоида, снятая из центра его кривизны!

Как я понял: при тестировании зеркала из центра кривизны возникает дифракция. Конфигурация щелей в маске такая, что для первого порядка дифракции получается эффект муара с прямыми линиями, если парабола идеальная. В противном случае, линии кривые. Маска работает как примитивная голограмма, создавая источник для сравнения. Интересно, если сделать маску с шагом 1мм, то надежность контроля возрастет?. И типичный прием: будем уменьшать шаг маски до малых величин. Маска станет полноценным компенсатором, только работающим на другом принципе (дифракция вместо преломления)? Как линза - зонная пластинка Френеля ("зонную пластинку можно описать, как простейшую голограмму точки").

Но так, насколько я знаю, никто не делает...

Профи: всё или ничего!
Любители с Басом из случайных запчастей: лучше, чем ничего.

[Клевцов Юрий Андреевич]

И у меня большие сомнения, что из центра кривизны  вообще корректно производить оценку точности АП, что по ИГ, что по ФГ или даже по МГ (= максутов-грамма).

Что касается ИГ, то тут помог бы полный учёт всего оптического тракта, включая элементы интерферометра. Поскольку мы априори не знаем, какой волновой фронт от зеркала приходит в интерферометр, то анализ ведется итеративно, сначала определяется волновой фронт от зеркала без учета аберраций, вносимых интерферометром, потом на основе первой итерации моделируются и учитываются при обсчёте интерферограммы погрешности, вносимые интерферометром для данного волнового фронта - и так далее, до схождения процесса к устойчивому решению.

Но так, насколько я знаю, никто не делает...

Вот и правильно, что не делают... На кой чёрт такой интерферометр, ошибками которого нельзя пренебречь? Обычный интерферометр
априори должен обеспечивать сферический волновой фронт сравнения.

[ekvi]

Обычный интерферометр
априори должен обеспечивать сферический волновой фронт сравнения.

Дмитрий (а вослед за ним и я) имел в виду не только интерферометр, а "и т.д."  А поскольку интерферометр - самый точный элемент в цепи "и тд", то с него я и начал.

[ekvi]

Интересно, если сделать маску с шагом 1мм, то надежность контроля возрастет?

Изображение в фокусе есть результат интерференции дифрагировавшего света.
Такие маски "строгают" на лазерных графопостроителях. Минимальное расстояние между "штрихами" определяется технологией и длиной волны. От этого расстояния зависит и точность, и контраст.
Сама маска называется ДОЭ = бинарный дифракционный оптический элемент.
Но точность зависит от многих факторов. ДОЭ - не фокусировочная маска имени Бахтинова, - это прецизионный оптический элемент, на коленке его не слепишь и не воткнёшь куда ни попадя в ОС.

[lx75]

Сама маска называется ДОЭ = бинарный дифракционный оптический элемент.

Почему бинарный? БДОЭ?

[ysdanko]

интерферометр
априори должен обеспечивать сферический волновой фронт сравнения

Есть такой интерферометр. Называется без эталонный интерферометр с дифрагированной волной сравнения.
Ссылка...
http://xray-optics.ru/projects/point-difraction-interferometer/
Точность измерений: < 2 нм (λ/300 RMS)
Предельная точность измерений: λ/1000 RMS

[ekvi]

Почему бинарный?

Потому, что у BORIS GREEN'а маска бинарная: одна половина штриха заслоняет свет, другая - пропускает: скважность ~ 50%.
А есть ещё линзовые, типа линз Френеля, и гибридные, - бинарные, с преломляющими элементами.
Кстати, простой, бинарный ДОЭ, нанесённый на плоско-параллельную пластину, может работать, как асферическая линза. На монолинии он даёт чёткий фокус, но, как дифрешётка, имеет несколько фокусов в разных порядках. У гибридных ДОЭ можно и скважность повысить, и сократить число фокусов. Короче, это - специфическая оптика, настойчиво "подпирающая" классическую.

Но с базовыми понятиями лучше знакомиться не в нашей "стенной газете", а в первоисточниках.

[Дмитрий Маколкин]

Кажется, мой посыл никто не понял. Я имел в виду лишь то, что точный сферический сходящийся пучок и пучок сильно аберрированный при прохождении через (даже) идеальный кубик получат разные привнесенные кубиком аберрации. Аберрация, вносимая кубиком, одинакова при сферическом опорном и анализируемым пучках, и для анализа волнового фронта, близкого к сферическому, взаимокомпенсируется, чего, как мне кажется, не будет при опорном сферическом и анализируемом сильно асферическом.

@Gleb1964 , поправьте меня, если я не прав.

[Gleb1964]

Да, все верно.
Если в интерферометре часть оптики находится в "общем ходе", до разделения на измерительный и опорный пучки, то в первом приближении можно считать, что ошибки оптики в общем ходе самокомпенсируются. Но, на самом деле, это происходит только если ход лучей туда и обратно абсолютно повторяет друг друга, такой англоязычный термин ray retracing - ретрассировка лучей. Если лучи, идущие обратно, идут со смещением, то точной компенсации ошибок оптики в общем ходе не получается. Этот тип ошибок в интерферометрах называется ошибками ретрассировки ( пример - диссертация John Suillivan Non-Null Interferometer for Testing of Aspheric Surfaces https://repository.arizona.edu/handle/10150/594367, страницы 51-52). Вообще, основательная диссертация, там очень много про особенности трассировки лучей через интерферометры, как правильно это делать.

Ошибки ретрассировки могут возникать, например, при тестировании асферики из центра кривизны, как описывает это Дмитрий Маколкин. Даже при тестировании сферы из центра кривизны, если не использовать методов фазового сдвига, нужно вносить небольшой сдвиг, чтобы получить интерферометрические полосы, так даже такой сдвиг означает наличие ошибок ретрассировки. А при тестировании асферик, чем больше локальный наклон поверхности (градиент асферики) по сравнению с опорной сферой, тем больше отклоняется возвращаемый назад луч и тем больше набирает некомпенсированных ошибок в обратном ходе. В некоторых случаях набираемые ошибки могут быть неприемлимо велики, что требует анализа с прогоном лучей. Существует ряд методик для анализа очень глубоких асферик, например с пошаговым сдвигом по зонам и сшивкой зон между друг другом (смотри статью с сайта Zygo Interferometric measurement of rotationally symmetric aspheric surfaces  https://www.zygo.com/insights/research-papers/interferometric-measurement-of-rotationally-symmetric-aspheric-surfaces).

[Клевцов Юрий Андреевич]

Да, все верно.
Если в интерферометре часть оптики находится в "общем ходе", до разделения на измерительный и опорный пучки, то в первом приближении можно считать, что ошибки оптики в общем ходе самокомпенсируются. Но, на самом деле, это происходит только если ход лучей туда и обратно абсолютно повторяет друг друга, такой англоязычный термин ray retracing - ретрассировка лучей. Если лучи, идущие обратно, идут со смещением, то точной компенсации ошибок оптики в общем ходе не получается. Этот тип ошибок в интерферометрах называется ошибками ретрассировки ( пример - диссертация John Suillivan Non-Null Interferometer for Testing of Aspheric Surfaces https://repository.arizona.edu/handle/10150/594367, страницы 51-52). Вообще, основательная диссертация, там очень много про особенности трассировки лучей через интерферометры, как правильно это делать.

Ошибки ретрассировки могут возникать, например, при тестировании асферики из центра кривизны, как описывает это Дмитрий Маколкин. Даже при тестировании сферы из центра кривизны, если не использовать методов фазового сдвига, нужно вносить небольшой сдвиг, чтобы получить интерферометрические полосы, так даже такой сдвиг означает наличие ошибок ретрассировки. А при тестировании асферик, чем больше локальный наклон поверхности (градиент асферики) по сравнению с опорной сферой, тем больше отклоняется возвращаемый назад луч и тем больше набирает некомпенсированных ошибок в обратном ходе. В некоторых случаях набираемые ошибки могут быть неприемлимо велики, что требует анализа с прогоном лучей. Существует ряд методик для анализа очень глубоких асферик, например с пошаговым сдвигом по зонам и сшивкой зон между друг другом (смотри статью с сайта Zygo Interferometric measurement of rotationally symmetric aspheric surfaces  https://www.zygo.com/insights/research-papers/interferometric-measurement-of-rotationally-symmetric-aspheric-surfaces).

Глеб! Эти ошибки обсуждались ещё лет 50 назад на отечественных конференциях по контролю оптики. Оценивалась даже апертура
пучков в интерферометре Тваймана, при которой этими ошибками (мы их не называли ретрассировкой) можно пренебречь. Не сильно
ошибусь, если скажу, что начиная с апертуры пучков 1:4 такими ошибками можно пренебрегать. Для высокоапертурных схем предлагались также конструкции кубика, не вносящего сферической аберрации, но они, насколько мне известно, не прижились.
Что касается высокоапертурных асферик, то высокоточный контроль их из центра кривизны вообще дохлое дело частично по той причине, что Вы указали, а, в основном, из-за невозможности с достаточной точностью восстановить волновой фронт по интерферограмме при больших аберрациях.

[ekvi]

Скачать книгу "Звёздный подвижник" (об А.А. Михееве) можно по ссылке:
https://lib-bkm.ru/15824

А также по ссылке: https://disk.yandex.ru/d/Tz-VpffuVuqiRA

Саму книгу "Звёздный подвижник" можно ещё приобрести, связавшись с её автором, Борисом Николаевичем Буняком, написав сообщение в личку, на ник buniak.astro, либо позвонив по телефону 8-918-899-4927.

[ekvi]

начиная с апертуры пучков 1:4

Вот это как раз тот фокдель, на который сегодня ополчились "продвинутые" ЛА.
Но им уже и f/4 мало, им подавай f/3!
А аберрации высокого порядка растут "со скоростью" (F/D)⁶ так, что при переходе от f/5 к f/3 они увеличатся в 20 раз. Это означает, что если при f/5 "высокие" аберрации ещё терялись в шумах различных ошибок и могли быть скомпенсированы перефокусировкой, то при f/3 они уже будут соизмеримы с обычными ошибками ГЗ и их ничем не спрячешь.
Конечно, это оценка  "на уровне эмоций" и требуется показательный пример.
Пусть D = 200 мм.
При f/5 размах волновой ошибки 5-го порядка составит h = 1000/5⁶/2¹⁵ = 0.002 мкм = Л/280,
при f/3: h = 600/3⁶/2¹⁵ = 0.03 мкм = Л/18,
при f/2: h = 400/2⁶/2¹⁵ = 0.2 мкм = Л/3.

Как можно видеть, для ГЗ ф 200 мм только при f/2 ошибки 5-го порядка представляют реальную опасность.
От диаметра ошибки 5-го порядка зависят линейно, т.е. для ф 400 мм при f/2 ошибка h = 0.4 мкм ~ Л, но при f/3  уже h = 0.06 мкм = Л/9.
Тут ЛА непременно возмутятся "Страхов, мол, нагоняете!"
Нет, подсказываем: будьте бдительны, подстраховывайте себя расчётами, чтобы потом не кусать локти.

[Gleb1964]

Эти ошибки обсуждались ещё лет 50 назад на отечественных конференциях

Да, это же базисные понятия, известные давно, основы оптики достаточно консервативны. Естественно, говоря об особенностях трассировки лучей в интерферометрах, автор упоминает базисные понятия. Диссертация хороша тем, что там материал подобран систематически и в одном месте.

Не сильно ошибусь, если скажу, что начиная с апертуры пучков 1:4 такими ошибками можно пренебрегать.

Ну, так зеркало при контроле из центра кривизны имеет в два раза меньше относительное отверстие, зеркало f/3 требует всего лишь пучок 1:6 для контроля. Для контроля любительских зеркал большинство рассуждений об ошибках ретрассировки и высоких порядков неактуальны.
Лучше астигматизм отловить и плавные ошибки, это самое трудное.