Стр. 2 - Н.В. Барышников, Я.В. Гладышева, Д.Г. Денисов, И.В. Животовский, В.Е. Патрикеев, И.Н. Судариков - Исследование интерференционных методов контроля формы и качества высокоточных поверхностей крупногабаритных оптических деталей

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012

5

Сверхкрупные телескопы сегодня рассматриваются как один из

главнейших приоритетов астрономии. Создание зеркал для таких те-

лескопов является трудоемкой задачей из-за их размеров и предъяв-

ляемых к ним технических требований. Так, диаметр главного зерка-

ла Европейского сверхбольшого телескопа (The European Extremely

Large Telescope — E-ELT) в Чили [3] составляет 40 м. Оно состоит из

1000 гексагональных сегментов, каждый из которых шириной 1,4 м и

толщиной 50 мм. Среднее квадратическое отклонение (СКО) профи-

ля поверхности каждого сегмента должно быть порядка 0,4…0,5 нм.

Для таких поверхностей в значительной степени снижается влияние

их светорассеивающих характеристик на возможности регистрации

предельно удаленных слабоизлучающих объектов.

Разработка активных элементов для перспективных лазерных

сред высокомощных лазеров также требует качества оптической по-

верхности нанометрового уровня. В Национальном комплексе лазер-

ных термоядерных реакций (NIF) (США) находится самый крупный

и мощный лазер, содержащий уникальные активные элементы —

слэбы [4]. Эти активные элементы представляют собой пластины из

стекла, обогащенного неодимом, размером 460

×

810

×

40 мм. Неодно-

родности профиля поверхности этих пластин могут привести к моду-

ляции лазерного излучения и возможному повреждению оптических

элементов.

Для создания оптических поверхностей подобного класса необ-

ходимо принципиально пересмотреть методику контроля их формы и

качества, обосновать требования и разработать интерферометриче-

скую аппаратуру, обеспечивающую необходимое качество измере-

ний в условиях действующего производства. Любой профиль по-

верхности можно представить в виде ряда Фурье, периоды которого

определяют неоднородности профиля поверхности. Современная ме-

тодика должна обеспечить измерение параметров неоднородностей в

широких пределах. В латеральной плоскости значение периодов гар-

моник в разложении ряда Фурье профиля поверхности находится в

пределах от размеров, соизмеримых с размерами апертуры детали, до

сотых долей миллиметров, а точность измерения параметров неодно-

родностей поверхности достигает сотых долей нанометров. Такой

подход обеспечивает комплексное представление о качестве поверх-

ности, которое описывается спектральной плотностью мощности

PSD

(

v

x

,

v

y

) отклонения ее профиля [5]. Использование функции

PSD

(

v

x

,

v

y

) связано с представлением профиля поверхности не в ко-

ординатной, а в частотной области — в области спектра распределе-

ния амплитуд отклонений профиля по различным частотам (

v

x

,

v

y

).

Принцип вычисления двумерной функции

PSD

(

v

x

,

v

y

) построен на

двумерном преобразовании Фурье ( , )

x y

h v v

от функции

h

(

x

,

y

), нм,

описывающей отклонение профиля исследуемой поверхности [6]: