Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В настоящее время широкое распространение при контроле качества оптических систем получили интерференционные методы, характеризующиеся сравнительно высокими точностью и производительностью, а также наглядностью контроля [12. Интерферометры используются на разных стадиях изготовления оптических деталей. Однако не существует универсальных интерферометров, позволяющих решать любые измерительные задачи в оптическом приборостроении, поскольку различным типам интерферометров присуши недостатки, ограничивающие область их применения. В связи с тем, что постоянно возрастают требования к точности создаваемых оптических систем, а, следовательно, к методам и средствам их контроля, как необходимым условиям прогресса оптического приборостроения, актуальной является задача совершенствования существующих и создания новых интерферометров.
Среди интерферометров многочисленных типов важное место занимает интерферометр с дифракционным светоделителем в виде рассеивающей пластины (РП), состоящей из большого количества рассеивающих центров (дифракционных точек). В дифракционном интерферометре с рассеивающей пластинкой (ДИРП) привлекают такие его достоинства, как простота оптической схемы, отсутствие материальной поверхности сравнения, повышенная виброустойчивость, обусловленная тем, что рабочая и опорная ветви в нем совмещены. Для ДИРП характерны равенство длин опорной и рабочей ветвей и независимость контраста интерференционных полос от коэффициента отражения контролируемой поверхности. Кроме того, РП может функционировать в широком спектральном диапазоне, что позволяет изменять в широких пределах чувствительность измерений и контролировать аберрации оптических систем на различных длинах волн излучения.
В литературе имеются сведения о принципе действия ДИРП, методах изготовления РП и использовании ДИРП при контроле качества различных оптических деталей, в частности, длиннофокусных прецизионных поверхностей. Однако анализ принципа действия ДИРП ограничивается областью поверхностей с невысокими относительными отверстиями и большими радиусами кривизны. Поэтому остается не до
- г -
конца ясным процесс формирования интерференционной картины в ДИРП, не установлены его предельные возможности. В СССР ДИРП не нашел применения из-за отсутствия технологии изготовления эффективных PIL
Мэжду тем в последние годы появляются публикации, посвященные применению ДИРП, в том числе при создании сложных оптических телескопов с асферическими поверхностями. Предлагаются новые методики изготовления PIL Повышенный интерес к ДИРП связан также с открывающимися возможностями автоматизации измерений в нем.
Весь комплекс обстоятельств определяет актуальность работы по исследованию свойств ДИРП, разработке технологии изготовления эффективных РП и созданию автоматизированного ДИРП, который может быть широко использован в современном оптическом приборостроении.
Целью диссертационной работы явилось:
-
Обобщение сведений о ДИРП и разработка теоретических основ его функционирования, определение потенциальных возможностей ДИРП.
-
Разработка технологии изготовления эффективных высокоапер-турных РП.
-
Разработка методов улучшения качества интерферограмм в ДИРП путем устранения влияния бликов, переотраженного света и спекл-структуры.
-
Создание автоматизированного ДИРП, работающего в широком спектральном диапазоне.
-
Определение возможностей широкого использования ДИРП, в том числе при аттестации сферических поверхностей и контроле формы асферических поверхностей без специальных компенсаторов.
Научная новизна работы состоит в следующем.
-
Разработаны теоретические, основы ДИРП, которые позволяют выполнять уточненные расчеты погрешности ДИРП и контраста интерференционный полос в нем. Установлены зависимости характеристик ДИРП от параметров контролируемых систем, что позволяет оптимизировать процесс контроля.
-
Разработана технология изготовления высокоапертурных РП, сохраняющих свои свойства длительное время и позволяющих получать интерферограммы со сравнительно высоким контрастом и равномерным распределением освещенности в них.
-
Разработан и создан автоматизированный ДИРП, функционирую-
щий в широком спектральном диапазоне от 400 до 1000 нм. В созданном ДИРП образуются интерферограммы высокого качества за счет устранения влияния спекл-структуры.
4. Проанализированы возможности использования ДИРП при аттестации сферических вогнутых поверхностей и контроле формы асферических поверхностей без компенсаторов волновых фронтов.
Научная и практическая ценность работы заключается с следующем.
Построена математическая модель ДИРП, позволяющая определять возможности контроля оптических деталей и систем с различными параметрами.
Создан автоматизированный полихроматический ДИРП с высоко-апертурными светостойкими РП, который может быть использован при контроле оптических систем на различных стадиях их создания (при формообразовании поверхностей, сборке, юстировке и аттестации систем и поверхностей).
Предложены и проанализированы методики применения ДИРП при измерении аберраций объективов на различных длинах волн и при контроле формы асферических поверхностей без компенсаторов.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы представлены на Всесоюзном семинаре " Методы контроля формы оптических поверхностей " (Москва, 1989), Всесоюзной конференции " Оптические зеркала из нетрадиционных материалов" (Москва, 1989), -Всесоюзном симпозиуме " Методы и применение голо-графической интерферометрии " (Куйбышев, 1990). Всесоюзной конференции " Диагностические применения лазеров " (Волгоград, 1991).
По теме диссертации опубликовано 7 работ в научных журналах и трудах конференций, поданы 3 заявки на изобретения, по которым получены положительные решения Государственной патентной экспертизы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 170 страницах, включая 45 рисунков и 7 таблиц. Список литературы содержит 100 наименований.
