Разработка методов и аппаратуры лазерного интерференционного контроля формы и качества оптических поверхностей крупногабаритных зеркал на стадиях шлифования

• Автор: Денисов, Дмитрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ И КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА СТАДИЯХ ШЛИФОВАНИЯ

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННБІМ МЕТОДОМ

1.1 . Анализ существующих схем построения интерференционных систем контроля формы крупногабаритных

оптических деталей

1.1.1. Обоснование выбора рабочей длины волны излучения в лазерном интерферометре для контроля

оптических деталей на стадиях шлифования

1.2. Исследование характеристик оптических

шероховатых поверхностей

1.3 .Статистический анализ профилей оптических
шероховатых поверхностей
1.4. Анализ процесса рассеяния монохроматической
волны шероховатой оптической поверхностью
1.5. Исследование процесса интерференции при контроле оптических шероховатых поверхностей
в неравноплечем интерферометре Тваймана - Грина
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ СПЕКЛ -СТРУКТУРЫ И ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ИЗОБРАЖЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОЙ КАРТИНЫ, ФОРМИРУЕМОЙ ЛАЗЕРНЫМ ИНТЕРФЕРОМЕТРОМ
2.1. Анализ процесса формирования спекл - структуры
в изображении интерференционной картины
2.2. Анализ статистических характеристик спекл - структуры
в изображении интерференционной картины

2.3. Исследование влияния временной когерентности лазерного излучения на контраст спекл - структуры
интерференционной картины
2.4. Исследование возможности повышения качества изображения интерференционных картин
за счёт подавления спекл
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ЛАЗЕРНОГО ИК-ИНТЕРФЕРОМЕТРА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Разработка компоновочной схемы и технического
облика макетного образца лазерного интерферометра для контроля формы и качества оптических шлифованных поверхностей
3.2. Разработка оптической схемы макетного образца неравноплечего лазерного ИК - интерферометра Тваймана - Грина
3.3. Анализ результатов измерений форм шлифованных оптических поверхностей при помощи макетного образца лазерного
ИК интерферометра
3.4. Методика измерений параметров микронеровностей контролируемых шлифованных оптических поверхностей при помощи макетного образца
лазерного ИК - интерферометра
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время во многих странах мира идёт интенсивное создание и строительство астрономических телескопов наземного и космического базирования, которые предназначены для принципиально новых астрофизических исследований. Главными оптическими компонентами таких телескопов являются крупногабаритные вогнутые зеркала со сферическими и асферическими рабочими поверхностями.
Изготовление таких зеркал связано с серьёзными технологическими трудностями, так как при размерах рабочей поверхности несколько десятков квадратных метров допустима погрешность формы зеркала, не превышающая нескольких сотых длины волны света.
Решение этой задачи достигается в процессе оперативного контроля изготавливаемой поверхности, на всех стадиях обработки, причём финишный контроль осуществляется на стадиях полирования высокоточными интерференционными методами.
При наличии местных ошибок полированную поверхность приходится целиком перешлифовывать, а затем снова подвергать полированию и интерференционному контролю. Понятно, что такой итерационный технологический процесс требует большого времени обработки, существенных трудозатрат и является неэкономичным.
В последнее время были предприняты попытки использования лазерных интерференционных методов контроля формы поверхности изготавливаемых зеркал на стадиях шлифования.
Следует отметить, что в этом случае не удаётся использовать существующие интерферометры, работающие в видимой области спектра, из — за сильного рассеяния излучения на шероховатых поверхностях, вызывающего разрушение пространственной когерентности излучения и, как следствие, низкое качество интерференционной картины. В результате появились сообщения о создании лазерных ИК - интерферометров, у которых длина волны рабочего излучения существенно превышает величину микронеровностей

Для аттестации контроля параметров шероховатости используют: контактные профилографы - профилометры, бесконтактные оптические приборы светового сечения (теневые и интерференционные), растровые и рефлектометры.
Основные технические характеристики приборов для измерения профилей оптических шероховатых поверхностей приведены в таблице 3.
На основании приведённых данных в таблице 3 можно сделать вывод о том, что из существующих методов контроля профилей оптических шероховатых поверхностей, в качестве базового метода целесообразней выбрать метод измерения профиля профилометром - профилографом, поскольку он обеспечивает наиболее высокую точность измерения малых по величине микронеровностей.
Таблица 3.
Основные технические характеристики приборов
Тип прибора Режим работы Измеряемый параметр Пределы измерения Вазовая длина, мм
ГІрофил ометр Да 8,0-0,02 мкм 0,08; 0,25; 0,80; 2
Профилогряф-профнлометр модели 201 Профил о граф Я» Ді» ша* 5; 'я 20.0-0,008* мкм 100.0-0,025 мкм 12.5-0,003 мм 90-10% Весь ряд
Профиломстр модели 253 Д. 2,5-0,04 мкм 0,25; 0,80; 2
Профилогрвф-ирофилометр модели 252 Профиломстр Д„ Дщах 5« 1Р 100.0-0,02 мкм 200.0-0,1 мкм 12,5-0,003 мм 90-10% 2,50; 0,80; 0,25:0
Профилограф па* «а V 250,0-0,02 мкм 00,0-0,00* мкм 12,5-0,003 мм 90-10% Весь ряд
МИС-И 1» Дщах 80,0-0.8 мкм 0,80; 0
ПСС-2 Ді* Дпах 40,0-0,8 мкм 2,5-0.002 мм 2,50; 0,80; 0.25; 0,08; 0,03; 0
ПТС* Световое соче-цие Д.І* Дди 5; 320-40 мкм 0,3-0,020 мм 8.0; 2.50; 0,80*. 0
ТСГММ** Ді* Дяих 1000-03 мкм 0,3-0,1 мм 8,0; 2,50; 0,80; 0
Мпкроинтср-ферометр МИИ-1 «її Ддіях 0,8-0,1 мкм 0,25-0,02 мм 0,25; 0,08; 0,03;
* - Значения параметров приведены ориентировочно и зависят от конкретной
поверхности.