Самодельный интерферометр

[INPan]

Добавлю к словам картинки: на первой - линза-расширитель, на второй - к линзе добавлен кубик 15х15х15 мм и контролируемая сфера R = 610.65 Ф175 мм. Это же можно рассматривать и как контроль любой системы с F/D =4.
Это, конечно, не совсем Бас, т.к. для получения не мнимого, а действительного изображения куб расположен не перед линзой, а за ней, но даже при такой компоновке схема дала приемлемый результат. Идеального Баса спасает миниатюрность оптики.
Но попробуйте увеличить лазерный луч до Ф2 мм и всё повалится.
Можно ожидать, что и юстировка потребует микронных допусков в продольных и долей мкм в поперечных подвижках.

Владимир Ильич, так там на Вашей схеме R=4, а d=1, т.е. радиус кривизны =4, стало быть фокусное =2, а F/D=2, а не 4. Или я что-то не правильно понял?

[ekvi]

радиус кривизны =4, стало быть фокусное =2,

В "библиотеке" для линзы написано:
f = 1/(n-1)/(1/r1-1/r2+...),
т.е. при n = 1.5  и r1 = -r2 = R получаем f ~ R = 4.

[Gleb1964]

Если имеется плоскость с отверстием, то можно и в автоколлимации.

Этого не позволит сделать линза-расширитель, ошибки которой ничем не скомпенсированы: нужно не просто рассчитывать, а изготавливать корректор под каждую асферическую поверхность (АП).

Нет, в этом случае линза расширитель не выступает в роли корректора, от неё лишь требуется симметричность вносимой погрешности - так чтобы в опорный и тестирующий пучки вносилась одинаковая величина искажения волнового фронта. И все.

[INPan]

Если имеется плоскость с отверстием, то можно и в автоколлимации.

Этого не позволит сделать линза-расширитель, ошибки которой ничем не скомпенсированы: нужно не просто рассчитывать, а изготавливать корректор под каждую асферическую поверхность (АП).

Нет, в этом случае линза расширитель не выступает в роли корректора, от неё лишь требуется симметричность вносимой погрешности - так чтобы в опорный и тестирующий пучки вносилась одинаковая величина искажения волнового фронта. И все.

И это обеспечивается, на сколько я понимаю. Потому, что это одна и та же двояковыпуклая линза, работающая в противоположных направлениях.

[ekvi]

линза-расширитель не выступает в роли корректора, от неё лишь требуется симметричность вносимой погрешности

Согласен - тут тот же случай, что и с кубиком. Только эта идиллия радует глаз в области Зейделя, но быстро разрушается при переходе к малым F/D, когда вступают в действие ошибки высоких порядков.
На первой илл. - F/D =4, на второй илл. - F/D = 2. Поле взято минимальным (0.02 мм), чтобы исключить влияние полевых ошибок.
Обратите внимание на размах волновой ошибки Wmx в Табл. внешних параметров (в средине глав.окна РОС): 0.038 мкм в первом случае против 1.068 мкм во втором - в 28 раз увеличилась волн. ошибка при удвоении фокал. делителя, т.е. ошибка схемы зависит в 4й степени от фокделя.

[ekvi]

И вполне закономерно, что после оптимизации размеров кубика, схема становится работоспособнее:
- при F/D = 4 и линзе-расширителе с параметрами 4/4/4 оптимальная толщина куба 14.9187 мм,
- а при F/D = 2 и линзе-расширителе с теми же параметрами оптимальная толщина куба 13.8976 мм,
что лишний раз подчёркивает компенсационную роль входящих в неё компонентов. Иначе бы не имели права на жизнь компенсационные схемы контроля оптики.

[INPan]

Владимир Ильич, а что значит линза расширитель с параметрами 4/4/4?

[INPan]

Так какой из всего сказанного вывод? Я так понимаю, что Баса можно рассматривать как удачную схему для контроля зеркал с относительным отверстием не более F/4?
Так это ж вполне нормально! Большинство любительских зеркал как раз такие.

[ekvi]

Баса можно рассматривать как удачную схему для контроля зеркал с относительным отверстием не более F/4?

Сферических зеркал и хорошо коррегированных систем - да.
А для асферики - куда ставить компенсатор, например, Оффнера?
Выходит, схема не самостоятельна, раз призвана проверять правильность нуль-теста.
Дождёмся мнения Gleb1964 и Д. Маколкина.

[INPan]

Баса можно рассматривать как удачную схему для контроля зеркал с относительным отверстием не более F/4?

Сферических зеркал и хорошо коррегированных систем - да.
А для асферики - куда ставить компенсатор, например, Оффнера?
Выходит, схема не самостоятельна, раз призвана проверять правильность нуль-теста.
Дождёмся мнения Gleb1964 и Д. Маколкина.

Ну-у, туда ещё и компенсатор ставить? Кто ж его делать-то будет специально под каждое зеркало?!

А Дмитрий уже высказался по поводу Баса:

Для сферы - ничем, для асферики - необходимостью определять малые отклонения вызванные ошибкой на фоне больших отклонений, вызванных самой асферикой.
Для окончательной аттестации асферики можно и повозиться, для оперативного межоперационного контроля это неудобно так как не наглядно.

[Gleb1964]

Лучше, чем высказался выше Дмитрий Маколкин, не скажешь
Интерферометр контролирует из центра кривизны, поэтому для асферик надо разделять отклонение от сферы сравнение и еще ошибки.
У схемы Баса есть встроенный астигматизм, который можно откалибровать и учитывать, либо свести к возможному минимуму, так чтобы о нем можно было почти забыть.
Если Вам, Владимир Ильич, хочется усложнить схему компенсатором для асферик, то вам нужно нагружать этой функцией линзу-расширитель (или это уже будет многолинзовая система), так чтобы она во встречных направлениях пучков вносила необходимую разницу в волновой фронт, что будет затруднительно при малых размерах - придется городить линзы больших диаметров и привлекательность простоты схемы пропадет
В качестве источника света может быть лазерный диод, но, конечно, с коллиматором, потому как схема требует сколлимированный луч малого сечения (несколько мм)
Лазерный диод, в силу своей физики, в номинальном режиме генерирует поляризованный свет. Светоделительные кубики бывают с поляризующей и неполяризующей светоделительной поверхностью. При использовании кубика с поляризующей поверхностью контраст колец будет зависеть от осевой ориентации лазерного диода

[Fidel]

//Вот тут есть информация об астигматизме Баса http://starryridge.com/mediawiki-1.9.1/index.php?title=Bath_Interferometer
Вот табличка

Wavefront Optical Path Difference in Waves at 550 nm for a Selection of Mirror Diameters and Focal Ratios
                                        150 mm f/6   200 mm f/5   300 mm f/4
6 mm beam separation     0.016 wave   0.020 wave   0.027 wave
8 mm beam separation     0.028 wave   0.036 wave   0.047 wave
10 mm beam separation   0.044 wave   0.057 wave   0.074 wave
-----------------------------------
Вывод формулы для астигматизма "ванны" кто-нибудь может привести?

[ekvi]

туда ещё и компенсатор ставить?

Можно, Игорь Николаевич, только порадоваться за форум: у него появилось прочное инженерное основание.
Схема Баса оказалась не простой не только для понимания, но и для своего развития, чего без компетентной помощи коллег по оптике сделать весьма затруднительно.

усложнить схему компенсатором для асферик

Да, единственным "входом" для компенсаторов в схеме Баса является линза-расширитель. Попробуем войти. Нельзя же автора темы оставлять у разбитого корыта!

[Fidel]

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,21065.msg3223385.html#msg3223385

[INPan]

Да, единственным "входом" для компенсаторов в схеме Баса является линза-расширитель. Попробуем войти. Нельзя же автора темы оставлять у разбитого корыта!

Спасибо за заботу, Владимир Ильич! Корыто моё 14" F/6 пока цело и ждёт прибытия стекляшек из Штатов.
Вы имеете в виду , что сама эта крошечная линзочка должна вносить искажения в волновой фронт, чтобы скомпенсировать сферическую аберрацию иссследуемого зеркала, так? Но тогда получается, что для каждого зеркала нужна отдельная линза-расширитель. Или я опять что-то не понимаю?
Извините за дремучесть.

[Gleb1964]

собрал Zemax-модель итенферометра, чтобы "пощупать". Вставил для теста сферу R1000/D200 (D/F=1:2.5), кубик пока не поворачивал - Zemax бликов не боиться!  Кубик со стороной 10мм, лучи разнес на 6мм.
на рисунке интерферограммы при смещении линзочки с оси на 10микрон по X и Y, заметен небольшой астигматизм

[Fidel]

Характерная величина смещения линзы с оси - десятые доли миллиметра. Ни в одной из любительских конструкций (которые мне попадались) не предусмотрены нормальные микро-подвижки линзы или источника.

[Gleb1964]

Это потому что я очень светосильную сферу взял

[Fidel]

Луч также входит в эталон (коим здесь и служит сея маленькая линзочка) под неким углом - в своей оправе она также не юстируется. Как вклеили её (вложили) туда - так и стоит. Всё очень зыбко.

[Gleb1964]

Да, в реальности ни один размер не совпадает с таковым из схемы, но в чем и прелесть модели, что на ней можно поставить все в номинальное положение, поиграться с подвижками, потрясти на чувствительность к допускам. Узнать, какой результат стоит ожидать в чистом виде.
На счёт микроюстировок - так даже обычными винтами можно сделать весьма точные подвижки, особенно если есть образная связь - можно спокойно ловить сотки.
И, кстати, я бы не стал называть линзочку в этой схеме эталоном - она здесь таковой не является даже близко. Просто мы имеем два встречных прохода - в одном линза+кубик, а в другом линза +зеркало +кубик, и на разнице фронтов при интерференции получается выделить зеркало. Причём все элементы схемы довольно неидеальные, но главное симметрия в противоположном ходе