RU2766855C1 - Axial synthesized holographic optical element - Google Patents
Axial synthesized holographic optical element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766855C1 RU2766855C1 RU2021105075A RU2021105075A RU2766855C1 RU 2766855 C1 RU2766855 C1 RU 2766855C1 RU 2021105075 A RU2021105075 A RU 2021105075A RU 2021105075 A RU2021105075 A RU 2021105075A RU 2766855 C1 RU2766855 C1 RU 2766855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical element
- reflective
- working
- rings
- axial
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 16
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000013079 quasicrystal Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
- G03H1/0272—Substrate bearing the hologram
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптической элементной базы оптико-электронного приборостроения, а именно к голограммным оптическим элементам, применяемым в контрольно-измерительной аппаратуре, и может быть использовано для контроля формы крупногабаритных вогнутых асферических оптических поверхностей с большой крутизной и градиентом асферичности, как монолитных, так и составных асферических зеркал и линз.The invention relates to the field of optical element base of optoelectronic instrumentation, namely to hologram optical elements used in control and measuring equipment, and can be used to control the shape of large-sized concave aspherical optical surfaces with a large steepness and asphericity gradient, both monolithic and composite aspherical mirrors and lenses.
Известен осевой синтезированный голограммный оптический элемент (по устаревшей и неиспользуемой в настоящее время терминологии «искусственная голограмма»), содержащий подложку, например, стеклянную, с плоской рабочей оптической поверхностью вращения, на которую нанесена соосная кольцевая дифракционная структура, представляющая собой систему концентрических чередующихся отражающих и неотражающих колец [Ларионов Н.П., Лукин А.В., Мустафин К.С. Искусственная голограмма оптической поверхности // Авт. свид. СССР №371857. Бюл. №7 от 25.02.1978 г., заявка №1489778 от 05.11.1970 г.].An axial synthesized hologram optical element is known (according to the outdated and currently unused terminology "artificial hologram") containing a substrate, for example, glass, with a flat working optical surface of rotation, on which a coaxial annular diffractive structure is applied, which is a system of concentric alternating reflective and non-reflective rings [Larionov N.P., Lukin A.V., Mustafin K.S. Artificial hologram of the optical surface // Ed. certificate USSR No. 371857. Bull. No. 7 dated February 25, 1978, application No. 1489778 dated November 5, 1970].
Прототипом является осевой синтезированный голограммный оптический элемент, содержащий подложку, например, стеклянную, с выпуклой рабочей оптической поверхностью вращения, например, сферической, на которую нанесена соосная кольцевая дифракционная структура, представляющая собой систему концентрических чередующихся отражающих и неотражающих колец [Лукин А.В., Мустафин К.С., Рафиков Р.А. Устройство для контроля качества оптических поверхностей сложной формы // Авт. свид. СССР №413373. Бюл. №4 от 30.01.1974 г., заявка №1789673 от 29.05.1972 г.].The prototype is an axial synthesized hologram optical element containing a substrate, for example, glass, with a convex working optical surface of rotation, for example, spherical, on which a coaxial annular diffractive structure is applied, which is a system of concentric alternating reflective and non-reflective rings [Lukin A.V., Mustafin K.S., Rafikov R.A. A device for quality control of optical surfaces of complex shape // Ed. certificate USSR No. 413373. Bull. No. 4 dated January 30, 1974, application No. 1789673 dated May 29, 1972].
Крупногабаритные вогнутые асферические оптические поверхности с большой крутизной и градиентом асферичности, как монолитных, так и составных асферических зеркал и линз характеризуются наличием одновременно поперечной и продольной сферических аберраций нормалей к контролируемой поверхности или световых лучей, отраженных от нее, причем величины поперечных сферических аберраций нормалей или световых лучей, как правило, существенно больше величин соответствующих продольных сферических аберраций нормалей или световых лучей. При контроле формы этих оптических элементов требуется обеспечить получение конгруэнции дифрагированных световых лучей с большой негомоцентричностыо при большой угловой апертуре.Large-sized concave aspherical optical surfaces with a large steepness and asphericity gradient, both monolithic and composite aspherical mirrors and lenses, are characterized by the presence of both transverse and longitudinal spherical aberrations of the normals to the controlled surface or light rays reflected from it, and the values of the transverse spherical aberrations of the normals or light rays rays, as a rule, is significantly larger than the values of the corresponding longitudinal spherical aberrations of normals or light rays. When controlling the shape of these optical elements, it is necessary to ensure that a congruence of diffracted light beams is obtained with a large non-homocentricity at a large angular aperture.
Основным недостатком аналога и прототипа является то, что в силу своих конструктивных особенностей они не могут компенсировать продольные сферические аберрации нормалей к контролируемой поверхности или световых лучей, отраженных от нее, а могут компенсировать только соответствующие поперечные сферические аберрации, что приводит к необходимости использования осевых синтезированных голограммных оптических элементов с чрезмерно большими световыми диаметрами.The main disadvantage of the analogue and the prototype is that, due to their design features, they cannot compensate for the longitudinal spherical aberrations of the normals to the controlled surface or the light rays reflected from it, but can only compensate for the corresponding transverse spherical aberrations, which leads to the need to use axial synthesized holograms. optical elements with excessively large light diameters.
В частности, для осуществления «полноразмерного» контроля процессов сборки и юстировки составного главного зеркала телескопа космической обсерватории «Миллиметрон» световым диаметром 10000 мм и уравнением вогнутой асферической рабочей поверхности у2=9600х в силу своей чрезвычайно высокой асферичности и крутизны формы потребовался бы осевой синтезированный голограммный оптический элемент с плоской рабочей поверхностью вращения световым диаметром не менее пяти метров, что при современном состоянии технологии невозможно обеспечить [Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф., Пышнов В.Н. О возможностях лазерно-голографического контроля процессов сборки и юстировки составного главного зеркала телескопа на примере космической обсерватории «Миллиметрон» // Оптический журнал. 2017. Т. 84. №12. С. 45-49.].In particular, for the implementation of "full-size" control of the processes of assembly and adjustment of the composite main mirror of the telescope of the space observatory "Millimetron" with a light diameter of 10000 mm and the equation of a concave aspherical working surface y 2 = 9600x, due to its extremely high asphericity and steepness of the shape, an axial synthesized hologram would be required an optical element with a flat working surface of rotation with a light diameter of at least five meters, which cannot be provided with the current state of technology [Lukin A.V., Melnikov A.N., Skochilov A.F., Pyshnov V.N. On the possibilities of laser-holographic control of the processes of assembly and adjustment of the composite primary mirror of a telescope using the example of the space observatory "Millimetron" // Optical journal. 2017. V. 84. No. 12. S. 45-49.].
Подобную задачу не решит и осевой синтезированный голограммный оптический элемент с выпуклой сферической рабочей поверхностью вращения, так как в данном случае требуемый его световой диаметр будет порядка нескольких метров.An axial synthesized hologram optical element with a convex spherical working surface of rotation will not solve a similar problem, since in this case its required light diameter will be of the order of several meters.
Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов осевого синтезированного голограммного оптического элемента, применяемого для контроля формы крупногабаритных вогнутых асферических оптических поверхностей с большой крутизной и градиентом асферичности, за счет использования дифракционной структуры, выполненной на конической рабочей оптической поверхности подложки, обеспечивающей компенсацию продольных сферических аберраций нормалей к контролируемой поверхности или световых лучей, отраженных от нее.The technical result of the invention is to reduce the dimensions of the axial synthesized hologram optical element used to control the shape of large-sized concave aspherical optical surfaces with a large steepness and asphericity gradient, due to the use of a diffraction structure made on the conical working optical surface of the substrate, which provides compensation for longitudinal spherical aberrations of the normals to the controlled surface or light rays reflected from it.
Технический результат достигается за счет того, что в осевом синтезированном голограммном оптическом элементе, содержащем подложку с рабочей оптической поверхностью вращения, на которую нанесена соосная кольцевая дифракционная структура, представляющая собой систему концентрических чередующихся отражающих и неотражающих колец, согласно настоящему изобретению, рабочая оптическая поверхность подложки выполнена в виде кругового конуса.The technical result is achieved due to the fact that in the axial synthesized hologram optical element containing a substrate with a working optical surface of rotation, on which a coaxial annular diffractive structure is deposited, which is a system of concentric alternating reflective and non-reflective rings, according to the present invention, the working optical surface of the substrate is made in the form of a circular cone.
А также тем, что коэффициент контраста между отражающими и неотражающими кольцами составляет не менее 0,8.And also by the fact that the contrast ratio between reflective and non-reflective rings is at least 0.8.
А также тем, что неотражающие кольца представляют собой участки, обладающие свойством поглощения для рабочего спектрального диапазона.And also by the fact that non-reflecting rings are areas that have the property of absorption for the working spectral range.
А также тем, что неотражающие кольца представляют собой участки, обладающие свойством пропускания для рабочего спектрального диапазона.And also by the fact that non-reflecting rings are areas that have the property of transmission for the working spectral range.
А также тем, что неотражающие кольца представляют собой участки, обладающие свойством рассеяния для рабочего спектрального диапазона.And also by the fact that non-reflecting rings are areas that have the scattering property for the working spectral range.
На фиг. 1 изображен предложенный осевой синтезированный голограммный оптический элемент в меридиональном сечении.In FIG. 1 shows the proposed axial synthesized hologram optical element in the meridional section.
На фиг. 2 представлен пример использования осевого синтезированного голограммного оптического элемента для контроля формы крупногабаритных вогнутых асферических оптических поверхностей с большой крутизной и градиентом асферичности применительно к контролю сборки и юстировки составного главного зеркала космического телескопа «Миллиметрон».In FIG. Figure 2 shows an example of using an axial synthesized hologram optical element to control the shape of large-sized concave aspherical optical surfaces with a large steepness and asphericity gradient in relation to the control of assembly and alignment of the Millimetron space telescope's composite main mirror.
Осевой синтезированный голограммный оптический элемент (см. фиг. 1) содержит подложку 1 с рабочей оптической поверхностью 2 вращения в виде кругового конуса, на которую нанесена соосная кольцевая дифракционная структура, представляющая собой систему концентрических чередующихся отражающих 3 и неотражающих 4 колец.The axial synthesized hologram optical element (see Fig. 1) contains a
Материалом подложки 1 осевого синтезированного голограммного оптического элемента может быть бесцветное оптическое стекло марки К8, а для обеспечения температурной стабильности - кварцевое оптической стекло марки КУ-1 или ситалл марки СО115М [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 30-32].The
Закон чередования отражающих 3 и неотражающих 4 колец (частотная характеристика дифракционной структуры осевого синтезированного голограммного оптического элемента) в общем случае определяется расчетными значениями рабочей длины волны монохроматического источника света, параметров выбранной схемы контроля, параметров рабочей поверхности контролируемой детали и параметров подложки осевого синтезированного голограммного оптического элемента и рассчитывается по формуле (1) из [Белозеров А., Ларионов Н., Лукин А., Мельников А. Осевые синтезированные голограммные оптические элементы: история развития, применения. Часть I // Фотоника. 2014. №4 (46). С. 14.].The law of alternation of reflective 3 and non-reflective 4 rings (frequency response of the diffraction structure of an axial synthesized hologram optical element) is generally determined by the calculated values of the operating wavelength of a monochromatic light source, the parameters of the selected control scheme, the parameters of the working surface of the controlled part and the parameters of the substrate of the axial synthesized hologram optical element and is calculated by formula (1) from [Belozerov A., Larionov N., Lukin A., Melnikov A. Axial synthesized hologram optical elements: history of development, applications. Part I // Photonics. 2014. No. 4 (46). S. 14.].
Отражающие кольца 3 представляют собой металлические участки, обладающие свойством отражения для рабочего спектрального диапазона. Например, это может быть алюминиевое покрытие вакуумного напыления для ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного спектральных диапазонов, золотое - для среднего и дальнего инфракрасных диапазонов.
Неотражающие кольца 4 представляют собой участки с коэффициентом контраста между отражающими и неотражающими кольцами не менее 0,8, который определен путем оценочного расчета с использованием справочных данных по отражающим свойствам металлических покрытий и по зеркальным составляющим неотражающих колец в целях получения интерференционной картины с удовлетворительной видностыо интерференционных полос при контроле формы крупногабаритных вогнутых асферических оптических поверхностей с большой крутизной и градиентом асферичности монолитных и составных асферических зеркал и линз.
Неотражающие кольца 4, представляющие собой участки, обладающие свойством поглощения для рабочего спектрального диапазона, могут быть реализованы в виде кольцевых зон из метаматериалов [Ивченко Е.Л., Поддубный А.Н. Резонансные трехмерные фотонные кристаллы // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. Вып. 3. С. 540-547].
Неотражающие кольца 4, представляющие собой участки, обладающие свойством пропускания для рабочего спектрального диапазона, могут быть получены путем, например, химического или ионно-плазменного вытравливания металлического отражающего покрытия в соответствующих кольцевых зонах голограммного оптического элемента [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 460-465].
Неотражающие кольца 4, представляющие собой участки, обладающие свойством рассеяния для рабочего спектрального диапазона, могут быть изготовлены путем локального нарушения с помощью специального алмазного резца или сфокусированного лазерного луча исходных отражающих свойств металлического отражающего покрытия в соответствующих кольцевых зонах рассчитанной дифракционной структуры голограммы (так называемые голограммы с «несущей» пространственной частотой нанесения колец [Белозеров А., Ларионов Н., Лукин А., Мельников А. Осевые синтезированные голограммные оптические элементы: история развития, применения. Часть I // Фотоника. 2014. №4 (46). С. 15-16]).
Изготовление дифракционной структуры предложенного осевого синтезированного голограммного оптического элемента, содержащего подложку 1 с рабочей оптической поверхностью 2 вращения в виде кругового конуса, возможно при помощи современных прецизионных токарных станков с числовым программным управлением методом «резца», либо лазерных установок методом «прямой записи» с дальнейшей химической или ионно-плазменной обработкой формируемой структуры.The fabrication of the diffraction structure of the proposed axial synthesized hologram optical element, containing a
Пример конкретного использования.An example of a specific use.
Использование предложенного голограммного оптического элемента открывает возможность выполнять контроль формы крупногабаритных вогнутых асферических оптических поверхностей с большой крутизной и градиентом асферичности, как монолитных, так и составных асферических зеркал и линз не только в процессе их изготовления (в случае составных оптических элементов - в процессе сборки) и аттестации, но и в условиях эксплуатации в космосе в целях осуществления периодического контроля формы (мониторинга возможной разъюстировки), в частности, составных зеркал космических телескопов, поскольку осевой синтезированный голограммный оптический элемент имеет относительно малые размеры и массу, как и вся контрольная голографическая система в целом при малом энергопотреблении.The use of the proposed hologram optical element makes it possible to control the shape of large-sized concave aspherical optical surfaces with a large steepness and asphericity gradient, both monolithic and composite aspherical mirrors and lenses, not only in the process of their manufacture (in the case of composite optical elements - in the assembly process) and certification, but also under operating conditions in space in order to carry out periodic control of the shape (monitoring of possible misalignment), in particular, composite mirrors of space telescopes, since the axial synthesized holographic optical element has a relatively small size and weight, like the entire control holographic system as a whole with low power consumption.
Обратимся к фиг. 2, на которой изображен осевой синтезированный голограммный оптический элемент для контроля формы крупногабаритной вогнутой асферической рабочей поверхности с большой крутизной и градиентом асферичности составного главного зеркала космического телескопа «Миллиметрон».Let us turn to Fig. 2, which shows an axial synthesized hologram optical element for controlling the shape of a large-sized concave aspherical working surface with a large steepness and an aspheric gradient of the Millimetron space telescope's composite main mirror.
Как видно из фиг. 2, при лазерно-голографическом контроле формы крупногабаритной вогнутой асферической оптической поверхности реализуется схема контроля «из точки в другую точку» в целях исключения искажений при получении интерферограммы контролируемой поверхности [Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф., Пышнов В.Н. О возможностях лазерно-голографического контроля процессов сборки и юстировки составного главного зеркала телескопа на примере космической обсерватории «Миллиметрон» // Оптический журнал. 2017. Т. 84. №12. С. 45-49.].As can be seen from FIG. 2, with laser-holographic control of the shape of a large-sized concave aspherical optical surface, the “point-to-point” control scheme is implemented in order to eliminate distortions when obtaining an interferogram of the controlled surface [Lukin A.V., Melnikov A.N., Skochilov A.F. , Pyshnov V.N. On the possibilities of laser-holographic control of the processes of assembly and adjustment of the composite primary mirror of a telescope on the example of the space observatory "Millimetron" // Optical journal. 2017. V. 84. No. 12. S. 45-49.].
Из точечного монохроматического источника 5 световой поток падает на осевой синтезированный голограммный оптический элемент 6, содержащий подложку 1 с рабочей оптической поверхностью 2 вращения в виде кругового конуса, на которую нанесена соосная кольцевая дифракционная структура, представляющая собой систему концентрических чередующихся отражающих 3 и неотражающих 4 колец.From a point
На дифракционной структуре осевого синтезированного голограммного оптического элемента 6 световой поток преобразуется в асферический геометрический фронт, после чего падает на вогнутую асферическую рабочую оптическую поверхность 7 контролируемого составного главного зеркала, которое состоит из центральной кольцевой зоны с круговым центральным отверстием и трех кольцевых ярусов, при этом панели, образующие центральную зону П1 и три яруса П2 - П4, имеют соответствующие размеры и зональную форму внеосевого вогнутого параболоида.On the diffraction structure of the axial synthesized hologram optical element 6, the light flux is converted into an aspherical geometric front, after which it falls on the concave aspherical working
После отражения от вогнутой асферической рабочей оптической поверхности 7 контролируемого составного главного зеркала образуется изображение 8 точечного монохроматического источника.After reflection from the concave aspherical working
Компенсация продольной сферической аберрации световых лучей, отраженных от контролируемой поверхности 7, происходит за счет использования дифракционной структуры с соответствующим расчетным законом чередования отражающих 3 и неотражающих 4 колец, выполненной на конической рабочей оптической поверхности подложки 1 осевого синтезированного голограммного оптического элемента 6.Compensation for the longitudinal spherical aberration of light rays reflected from the controlled
Расчетные значения параметров вогнутой асферической рабочей оптической поверхности 7 контролируемого составного главного зеркала космического телескопа «Миллиметрон»:The calculated values of the parameters of the concave aspherical working
- уравнение поверхности у2=9600 л:;- surface equation y 2 =9600 l:;
- световой диаметр D1=10000 мм;- light diameter D 1 =10000 mm;
- световой диаметр центрального отверстия D2=600 мм.- light diameter of the central hole D 2 =600 mm.
Расчетная рабочая длина волны λ=10,6 мкм.Estimated working wavelength λ=10.6 µm.
В результате расчета получены следующие значения:As a result of the calculation, the following values were obtained:
- параметры осевого синтезированного голограммного оптического элемента 6 с подложкой 1, имеющей рабочую оптическую поверхность 2 вращения в виде кругового конуса:- parameters of an axial synthesized hologram optical element 6 with a
• световой диаметр основания D3=384 мм;• base light diameter D 3 =384 mm;
• угол при вершине кругового конуса γ=12,7°;• angle at the top of the circular cone γ=12.7°;
• диапазон пространственных частот ν дифракционной структуры от 120 до 190 мм-1;• range of spatial frequencies ν of the diffractive structure from 120 to 190 mm -1 ;
• скважность - 2 (ширина отражающего кольца равна ширине неотражающего кольца);• duty cycle - 2 (the width of the reflecting ring is equal to the width of the non-reflecting ring);
• материал подложки - ситалл марки CO115М;• substrate material - glass-ceramic grade CO115M;
• подложка 1, имеющая рабочую оптическую поверхность 2 вращения в виде кругового конуса, выполнена полой (облегченной) для снижения ее массы;•
- параметры схемы контроля:- control scheme parameters:
• расстояние а1 (расстояние вдоль оптической оси от точечного монохроматического источника 5, совпадающего с вершиной вогнутой асферической рабочей поверхности 7, до вершины осевого синтезированного голограммного оптического элемента 6) равно 2947 мм;• distance a 1 (distance along the optical axis from the point
• расстояние а2 (расстояние вдоль оптической оси от точечного монохроматического источника 5 до изображения 8 точечного монохроматического источника) равно 13000 мм.• distance a2 (distance along the optical axis from the point
Отражающие кольца 3 представляют собой участки голограммного оптического элемента, реализованные в виде кольцевых зон с золотым отражающим покрытием вакуумного напыления с подслоем хрома.
Примеры конкретного выполнения неотражающих колец 4:Examples of specific implementation of non-reflective rings 4:
- неотражающие кольца 4, представляющие собой участки, обладающие свойством поглощения с коэффициентом контраста между отражающими и неотражающими кольцами 0,96, реализованы в виде кольцевых зон из трехмерных фотонных кристаллов на основе гранецентрированной кубической матрицы из синтетического опала, поры в которой заполнены диоксидом ванадия [Поддубный А.Н. Теория резонансных фотонных кристаллов и квазикристаллов / Автореф. дис.… канд. физ.-мат.наук; спец. 01.04.10 - Физика полупроводников. - СПб.: Цифровой типографский центр Изд-ва Политехнического ун-та, 2010. - 19 с.];-
- неотражающие кольца 4, представляющие собой участки, обладающие свойством пропускания с коэффициентом контраста между отражающими и неотражающими кольцами 0,93, получены путем ионно-плазменного вытравливания золотого отражающего покрытия;-
- неотражающие кольца 4, представляющие собой участки, обладающие свойством рассеяния с коэффициентом контраста между отражающими и неотражающими кольцами 0,8, изготовлены путем локального нарушения золотого отражающего покрытия с помощью бицилиндрического алмазного резца.-
Видно, что расчетные параметры осевого синтезированного голограммного оптического элемента 6 и схемы контроля являются технически реализуемыми.It can be seen that the calculated parameters of the axial synthesized hologram optical element 6 and the control circuit are technically feasible.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения открывает возможность обеспечения контроля формы крупногабаритных вогнутых асферических оптических поверхностей с большой крутизной и градиентом асферичности монолитных и составных асферических зеркал и линз, как в наземных (цеховых) условиях, так в условиях космического базирования за счет использования дифракционной структуры, выполненной на конической рабочей оптической поверхности подложки, обеспечивающей компенсацию продольных сферических аберраций нормалей к контролируемой поверхности или световых лучей, отраженных от нее, при получении конгруэнции дифрагированных световых лучей с большой негомоцентричностью при большой угловой апертуре, что позволяет уменьшить габариты осевого синтезированного голограммного оптического элемента.Thus, the use of the proposed invention opens up the possibility of providing control of the shape of large-sized concave aspherical optical surfaces with a large steepness and aspheric gradient of monolithic and composite aspherical mirrors and lenses, both in terrestrial (shop) conditions and in space-based conditions through the use of a diffractive structure made on the conical working optical surface of the substrate, providing compensation for longitudinal spherical aberrations of the normals to the controlled surface or light rays reflected from it, when obtaining a congruence of diffracted light rays with a large non-homocentricity at a large angular aperture, which makes it possible to reduce the dimensions of the axial synthesized hologram optical element.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105075A RU2766855C1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Axial synthesized holographic optical element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021105075A RU2766855C1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Axial synthesized holographic optical element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2766855C1 true RU2766855C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021105075A RU2766855C1 (en) | 2021-02-25 | 2021-02-25 | Axial synthesized holographic optical element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2766855C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU413373A2 (en) * | 1972-05-29 | 1974-01-30 | ||
US5245402A (en) * | 1992-06-15 | 1993-09-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | General aspherical surface optical testing device |
US20140043474A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Measuring device for measuring a measurement object and related method |
US20170343449A1 (en) * | 2015-02-13 | 2017-11-30 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Test device and method for testing a mirror |
-
2021
- 2021-02-25 RU RU2021105075A patent/RU2766855C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU413373A2 (en) * | 1972-05-29 | 1974-01-30 | ||
US5245402A (en) * | 1992-06-15 | 1993-09-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | General aspherical surface optical testing device |
US20140043474A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-02-13 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Measuring device for measuring a measurement object and related method |
US20170343449A1 (en) * | 2015-02-13 | 2017-11-30 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Test device and method for testing a mirror |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Walker et al. | Precessions process for efficient production of aspheric optics for large telescopes and their instrumentation | |
US5724189A (en) | Methods and apparatus for creating an aspheric optical element and the aspheric optical elements formed thereby | |
Braunecker et al. | Advanced optics using aspherical elements | |
JPWO2002031570A1 (en) | Evaluation method of imaging performance | |
Tuell et al. | Optical testing of the LSST combined primary/tertiary mirror | |
RU2766855C1 (en) | Axial synthesized holographic optical element | |
Delacroix et al. | A diamond AGPM coronagraph for VISIR | |
JPWO2003007045A1 (en) | Manufacturing method of projection optical system | |
RU205115U1 (en) | AXIAL SYNTHESIZED HOLOGRAM OPTICAL ELEMENT | |
Spanò et al. | Challenges in optics for Extremely Large Telescope instrumentation | |
Zhang et al. | Review of optical manufacturing 2000 to 2020 | |
Kinast et al. | Manufacturing of aluminum mirrors for cryogenic applications | |
RU2766851C1 (en) | Holographic device for controlling shape of large-size concave aspherical optical surfaces | |
RU205459U1 (en) | HOLOGRAPHIC DEVICE FOR CONTROL OF THE SHAPE OF LARGE-SIZED CONCAVE ASPHERIC OPTICAL SURFACES | |
Carrigan | Visible quality aluminum and nickel superpolish polishing technology enabling new missions | |
Wallner et al. | Design of spatial and modal filters for nulling interferometers | |
Chauvineau et al. | Description and performance of mirrors and multilayers for the extreme ultraviolet imaging telescope of the SOHO mission | |
Hugot et al. | Active optics: off axis aspherics generation for high contrast imaging | |
RU2786688C1 (en) | Holographic device for shape control of aspherical optical surfaces | |
Poleshchuk | Computer generated holograms for aspheric optics testing | |
RU211189U1 (en) | Holographic Device for Shape Control of Aspherical Optical Surfaces | |
Holly et al. | Monocrystalline CVD-diamond optics for high-power laser applications | |
Danilov | Computer optics and scientific instrumentation | |
Nagata et al. | Seimei 3.8-m Telescope has been commissioned | |
Lukin et al. | Possibilities of laser-holographic monitoring of assembly and alignment of a segmented primary telescope mirror using the Millimetron space observatory as an example |