Исследование тонкопленочного зеркала в задачах создания телескопа с нелинейно-оптической коррекцией изображения

• Автор: Жук, Дмитрий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Защищаемые положения
Глава 1. Современные подходы к изготовлению крупногабаритных
зеркал с уменьшенной массой
1.1. Композитные зеркала
1.2. Фокусирующие тонкопленочные зеркала
1.3. Требуемое оптическое качество в задачах концентрации солнечных лучей и в задачах создания телескопов
1.4. Демонстрационные эксперименты по компенсации искажений в телескопических системах методами
динамической голографии
Глава 2. Изготовление и экспериментальное исследование
тонкопленочных зеркал
2.1. Тонкопленочные зеркала на основе плоских пленок
2.2. Конструкция макета тонкопленочного зеркала
2.2.1. Полимерные пленки пригодные для изготовления тонкопленочного зеркала
2.2.2. Технологические этапы изготовления
тонкопленочного зеркала
2.2.3. Описание установки для исследования
характеристик тонкопленочного зеркала
2.2.4. Методика настройки макета тонкопленочного зеркала
2.2.5. Исследование качества рабочей
поверхности макета тонкопленочного зеркала
2.3. Проблема создания светосильных тонкопленочных зеркал
2.4. Тонкопленочное зеркало с электростатическим
притяжением пленки к электроду
2.5. Создание тонкопленочного зеркала с

предварительной формой поверхности
' 2.5.1. Основные этапы и особенности изготовления
тонкопленочного зеркала с предварительной формой
2.5.2. Описание конструкции лабораторного макета тонкопленочного зеркала с предварительно
сформированной поверхностью
2.5.3. Исследование оптического качества тонкопленочного зеркала с предварительной формой и
4 электростатическим управлением •••••••. •
Глава 3. Исследование методов улучшения оптического
качества тонкопленочного зеркала
3.1. Исследование метода улучшения оптического качества тонкопленочного зеркала при использовании
центрального толкателя
3.2. Исследование возможности применения теплового нагрева в задаче улучшения оптического качества тонкопленочного зеркала
3.3. Исследование возможности электростатического управления формой рабочей поверхности тонкопленочного
• зеркала с предварительным профилем
Глава 4. Голографическая коррекция изображения в макете
наблюдательного телескопа с тонкопленочным главным зеркалом
4.1. Описание оптической схемы экспериментальной наблюдательной телескопической системы
4.2. Результаты исследования голографической коррекции искажений тонкопленочного зеркала
Заключение
Литература

Актуальность темы диссертацнопного исследования
Современное развитие астрономических систем, предназначенных для наблюдения космических объектов, направлено на создание высокоразрешающих телескопов, диаметр главного зеркала которых может достигать десятка метров. Основным требованием, предъявляемым к подобным устройствам, является близкое к дифракционному пределу разрешение, определяемое прежде всего размером и качеством главного зеркала. Стремление увеличивать диаметр главного зеркала приводит разработчиков к совершенствованию его конструкции и технологии изготовления [1]. Это объясняется тем, что при традиционном подходе, когда главное зеркало телескопа делается монолитным, его масса существенно возрастает при увеличении диаметра, а вместе с тем возрастает и стоимость телескопа. Поэтому, наряду с традиционным подходом к изготовлению главных крупногабаритных зеркал телескопов, развиваются альтернативные пути создания легких главных зеркал.
Отступление от стандартной технологии изготовления главного зеркала влечет за собой ухудшение оптического качества его рабочей поверхности. Таким образом, возникает противоречие, что с одной стороны необходимо уменьшать массу главного зеркала, а с другой стороны требуется, чтобы его оптическое качество оставалось высоким.
В последние годы развивается направление исследований - создание зеркал с уменьшенной массой и невысоким оптическим качеством. Получение высококачественного изображения в телескопе с таким главным зеркалом возможно только при использовании системы коррекции волнового фронта. Этот подход получил право на существование в результате развития методов нелинейно-оптической коррекции искажений световых пучков, таких как ОВФ [2,3] и динамическая голография [4,5,6]. В этих работах было

Видно, что интерференционные полосы на рис. 2.11а (расстояние между полосами 0.315 мкм) разрешаются только в центральной части зеркала. Краевые области зеркала из-за неоднородностей натяжения пленки имеют несколько другой радиус кривизны и поэтому там интерференционных полос не видно. Для более отдаленных от центра областей зеркала представлена картина интерференции на рис. 2.11Ь, при этом центральная часть интерферограммы разрешается хуже.
Интерферометрические исследования поверхности тонкопленочного зеркала предпринимались для того, чтобы понимать проблемы с записью голографического корректора в эксперименте по компенсации искажений, поскольку для записи самого корректора необходимо создавать в плоскости его расположения интерференцию опорного и искаженного пленочным зеркалом пучков. Эти исследования показали, что:
- несмотря на сильные искажения поверхности пленочного зеркала, интерференция получается просто.
- картина интерференции видна отчетливо, что позволяет свободно сосчитать полосы.
- картина интерференции устойчива, несмотря на небольшие колебания атмосферного давления в помещении, приводящие к слабому изменению стрелки прогиба пленки, а также несмотря на внешние конвекционные потоки воздуха.
- получаемая плотность интерференционных полос не превышает в среднем 20 лин/мм, что позволяет использовать разные современные нелинейные среды для записи голографического корректора, например, фоторефрактивные и фотохромные кристаллы, жидкокристаллические пространственные модуляторы света.
Таким образом, несмотря на большое количество факторов (например, неоднородности в пленке, обусловленные технологическими причинами; неравномерность закрепления пленки по контуру; неидеальная