Определение знака поверхности при интерферометрии

[Yuri P.]

Для определения знака суммарной поверхности объектива при интерферометрии я пользуюсь простым методом -
прикладываю палец к передней поверхности объектива на несколько секунд.
При этом образуется небольшой бугорок¹, вопрос чем он обусловлен: тепловой деформацией поверхности или
изменением показателя преломления, или обоими эффектами?
И если так, то как отделить "мух от котлет"?

¹ Величина показанного возвышения ~30 нм.

[библиограф]

Тепловое расширение.
 На кварцевом пробном стекле такого эффекта не будет, на стеклянном - будет.
Если есть кварцевая линза, можете сами попробовать оценить клад от изменения показателя преломления при нагреве.

[Fidel]

//прикладываю палец к передней поверхности объектива

До просветления? 🙄

Величина изменения показателя преломления здесь на уровне шума, по отношению к изменению геометрии поверхности в месте прикосновения.

Т.е. локальное тепловое расширение стекла, создающее микроскопический холмик, который служит реперной точкой для калибровки знака аберрации на интерферограмме является основным, а изменение показателя преломления вносит в этот процесс гораздо меньший вклад.

[Astel-150]

//прикладываю палец к передней поверхности объектива

Т.е. локальное тепловое расширение стекла, создающее микроскопический холмик, который служит реперной точкой для калибровки знака аберрации на интерферограмме является основным, а изменение показателя преломления вносит в этот процесс гораздо меньший вклад.

Согласен

[Gleb1964]

Взял данные для кварца и флюорита из каталога Земакс и посчитал с изменением температуры.
Для кварца - при локальном нагреве геометрия почти не изменится,  показатель преломления увеличится, длина оптического пути возрастет, волновой фронт локально отстанет, нагретое пятно даст эффект ямы на волновом фронте, эквивалентно яме на зеркале.

Для флюорита - в месте нагрева материал раширится, а показатель преломления упадет, суммарный эффект практически нулевое изменение оптического хода, чуть чуть в минус, волновой фронт локально обгонит остальной фронт, нагретое пятно почти не видно, крохотный бугор на волновом фронте, эквивалентно бугру на зеркале, но амплитуда изменения почти 0. На пластине флюорита 10мм при изменении температуры на 20 градусов изменение на волновом фронте несколько нанометров хода.

Для других стекл надо считать конкретно по каждому. Считать нужно так: воздушный промежуток+стекло, при расширении стекла вычитать расширение стекла из воздушного хода.

Да, еще посчитал для N-BK7 и  N-F2, эффект примерно как у кварца, при локальном нагреве получается яма на волновом фронте, но слабее, чем у кварца. У кварца самый сильный эффект от термического изменения показателя преломления.

Примерно так: на 10мм пластинке при изменении температуры на 20 градусов, на волне 552нм получается набег оптического хода:
кварц +3.76 волн,
флюорит -0.05 волны,
крон N-BK7  +2.38 волны, 
флинт N-F2 +2.98 волны.

[AFK]

Для определения знака суммарной поверхности объектива при интерферометрии я пользуюсь простым методом -
прикладываю палец к передней поверхности объектива на несколько секунд.
При этом образуется небольшой бугорок¹, вопрос чем он обусловлен: тепловой деформацией поверхности или
изменением показателя преломления, или обоими эффектами?
И если так, то как отделить "мух от котлет"?

¹ Величина показанного возвышения ~30 нм.

Определить мух от котлет просто!  Если деталь сферическая или параболическая( и тд) то нужно вывести ребро клина или бесконечно-широкую полосу в в одном направлении(например вниз) далее системой или основный исследуемым компонентом начать двигать в сторону фокуса(расфокуса) т.е получили бесконечно широкую полосу. Далее туды/сюды до тех пор,пока полосы её начнут заворачиваться в каком то из направлении. Если точка фокуса и например край детали начнёт заворативаться или наоборот разворачиваться то мы поймём фокус короче или длиннее(и тем самым поймём больше радиус или нет). Если при расфокусировке основного компанента назад фокус стал короче то радиус кривизны меньше. А если при той же расфокусировке назад фокус стал длиннее то на детали присутствует больной радиус.

[AFK]

Примерно так: на 10мм пластинке при изменении температуры на 20 градусов, на волне 552нм получается набег оптического хода:
кварц +3.76 волн,
флюорит -0.05 волны,
крон N-BK7  +2.38 волны, 
флинт N-F2 +2.98 волны.

Как может быть набег у кварца больше чем у флюарита и всех остальных марок. Тклр кварца серьёзнее остального. Поэтому изменение по форме будет меньше остальных но больше со115м  или других стеклокерамических материалов.

[AFK]

Это всё касается не плоской оптики. Если речь заходит о плоскостях, то плоскости с ошибкой не хуже L30-40 разлечит визуально очень трудно. Так как погрешность изготовления пробных стекл по 1у классу составляет, если мне память не затрудняет 0.05 или 0.07(соломенный цвет).  Надавливая на пластину ( мы тем самым сокращая клин)понимаем куда разбегаются полосы. Остаётся только фазовый методом!

[AFK]

Для определения знака суммарной поверхности объектива при интерферометрии я пользуюсь простым методом -
прикладываю палец к передней поверхности объектива на несколько секунд.
При этом образуется небольшой бугорок¹, вопрос чем он обусловлен: тепловой деформацией поверхности или
изменением показателя преломления, или обоими эффектами?
И если так, то как отделить "мух от котлет"?

¹ Величина показанного возвышения ~30 нм.

Однозначно показатель преломления тут ни причём! При надавливании не обязательно будет бугор!  Можно ещё применить один метод! Поставить фазовую пластинку на которой будет нанесено(путем обработки местные ошибки) одинаковой величины.  Тем самым передвигая вперёд/назад  исследуемую поверхность будет формироваться картина с отклонениями определенной величины. По фазе можно определить муха или котлета, зная заранее где эталон. Это как в интерферометре(например Zygo,ESDI или Optotl и тд.) где стоит пьезокерамика на этплонной поверхности, которая перемещает фронт туда/сюда формируя бесконечно широкую фазу

[AFK]

Мы же прекрасно знаем что при наложении пробного стекла на поверхность которая имеет незначительный радиус, мы м лёгкостью можем определить бугор или яма. Достаточно понимать белое или серое пятно в центре.

[Yuri P.]

До просветления? 🙄
Величина изменения показателя преломления здесь на уровне шума, по отношению к изменению геометрии поверхности в месте прикосновения.

- во время доводки конечно.
Изменение Т в месте касания пальцем поверхности линзы из крона или флинта на 10° изменяет показатель преломления на ≈5÷7 х 10▲-5...
- не на уровне шумов.

[Yuri P.]

Взял данные для кварца и флюорита из каталога Земакс и посчитал с изменением температуры.
Для кварца - при локальном нагреве геометрия почти не изменится,  показатель преломления увеличится, длина оптического пути возрастет, волновой фронт локально отстанет, нагретое пятно даст эффект ямы на волновом фронте, эквивалентно яме на зеркале.

Для флюорита - в месте нагрева материал раширится, а показатель преломления упадет, суммарный эффект практически нулевое изменение оптического хода, чуть чуть в минус, волновой фронт локально обгонит остальной фронт, нагретое пятно почти не видно, крохотный бугор на волновом фронте, эквивалентно бугру на зеркале, но амплитуда изменения почти 0. На пластине флюорита 10мм при изменении температуры на 20 градусов изменение на волновом фронте несколько нанометров хода.

Для других стекл надо считать конкретно по каждому. Считать нужно так: воздушный промежуток+стекло, при расширении стекла вычитать расширение стекла из воздушного хода.

Да, еще посчитал для N-BK7 и  N-F2, эффект примерно как у кварца, при локальном нагреве получается яма на волновом фронте, но слабее, чем у кварца. У кварца самый сильный эффект от термического изменения показателя преломления.

Примерно так: на 10мм пластинке при изменении температуры на 20 градусов, на волне 552нм получается набег оптического хода:
кварц +3.76 волн,
флюорит -0.05 волны,
крон N-BK7  +2.38 волны,
флинт N-F2 +2.98 волны.

Глеб, спасибо за подробный ответ.
кварц +3.76 волн - только за счет изменения покатзателя преломления
флюорит -0.05 волны  - взаимо компенсация - на практике пробовал  приложить "горячий" палец к флюориту¹ - никакого изменения формы поверхности на интерферограмме не заметил
Что еще пробовал - капал ацетон на переднюю поверхность, результат противоположный - вместо бугра - ямка.

¹ вторая линза в дуплете

[Yuri P.]

Однозначно показатель преломления тут ни причём! При надавливании не обязательно будет бугор!

- однозначно "при чем", и в случае обычных кронов, флинтов при приложении пальца будет бугор.
Вопрос был можно ли отделить влияние тепловой деформацией поверхности от изменением показателя преломления.
Проблем определения знака суммарной поверхности не было , "метод пальца" прост, однозначен и скоротечен.

Всем спасибо!

[Алексей Юдин]

Как может быть набег у кварца больше чем у флюарита и всех остальных марок. Тклр кварца серьёзнее остального. Поэтому изменение по форме будет меньше остальных но больше со115м  или других стеклокерамических материалов.

Так тут речь про линзы, а dn/dT у кварца сильно больше чем у обычных стёкол. Как зеркало кварц хорош, а вот как линза - весьма нетермостабилен.

[ysdanko]

а dn/dT у кварца сильно больше чем у обычных стёкол.

Да еще и положительный, при котором самокомпенсации, как у флюорита с отрицательны коэффициентом, не возникает.

[AFK]

Однозначно показатель преломления тут ни причём! При надавливании не обязательно будет бугор!

- однозначно "при чем", и в случае обычных кронов, флинтов при приложении пальца будет бугор.
Вопрос был можно ли отделить влияние тепловой деформацией поверхности от изменением показателя преломления.
Проблем определения знака суммарной поверхности не было , "метод пальца" прост, однозначен и скоротечен.

Всем спасибо!

Не могу понять при чём тут показатель преломления если вы смотрите поверхность.  Если бы вы смотрели линзу или пластину на проход то да.

[ysdanko]

Не могу понять при чём тут показатель преломления если вы смотрите поверхность.  Если бы вы смотрели линзу или пластину на проход то да.

Так речь же о контроле обьектива и скорее всего в автоколлимации, где свет гуляет туда и обратно через линзы.

Для определения знака суммарной поверхности объектива при интерферометрии я пользуюсь простым методом -
прикладываю палец к передней поверхности объектива на несколько секунд.

[Yuri P.]

Не могу понять при чём тут показатель преломления если вы смотрите поверхность.  Если бы вы смотрели линзу или пластину на проход то да.

Лучше один раз увидеть: прошлой неделе были дублеты¹, на этой триплеты...

¹ https://www.youtube.com/shorts/wMXX9wAerqg

[Yuri P.]

В довесок: если на переднюю поверхность приложить руку на несколько секунд