Оптические голографические приборы - Морозов А.М.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка):
Другой метод получения голограммы эталонной поверхности представляется более перспективным — это метод получения синтезированных голограмм. Здесь не требуется эталонного оптического элемента. Его заменяет математический расчет. Синтезированные голограммы вначале рассчитывают с помощью специальных математических методов, требующих применения ЭВМ, в результате которого получают математическую модель дифракционной решетки, которая способна оптически восстановить световую волну соответствующей эталонной поверхности. Затем изготовляют такую дифракционную решетку либо с помощью специального оптического прибора, управляемого ЭВМ, который по расчетным точкам засвечивает фотопластинку узким сфокусированным лучом, либо механическим способом наносят риски на поверхность стекла, покрытого пленкой металла, также по расчетным траекториям. Как следует из сказанного выше, синтезированные голограммы могут воспроизвести оптические волны любой «математически идеальной» поверхности, и в этом их большое преимущество перед первым методом.
Второй этап голографического контроля состоит в том, что в оптической схеме (рис. 40, а) помещают контролируемый оптический элемент 4. Предметная волна от него по оптическому каналу 5—9—8 направляется на экран 7.
101 Голограмма эталонной поверхности 8 освещается опорным лучом (оптический канал 3—10—8) и восстанавливает эталонную объектную волну, также распространяющуюся вдоль оптической оси за голограммой. На экране 7 наблюдается результат сложения эталонной волны и волны от контролируемой поверхности.
Если контролируемая поверхность отличается по форме от эталонной, то на экране образуются интерференционные полосы, характеризующие значение отклонения AR. Расстояние между интерференционными полосами 6=Х/2, где X — длина волны источника света. Отклонение AR рассчитывают по формуле
Д/?= (2УУ — 1
где N — число темных интерференционных полос.
В случае, когда контролируемая поверхность идентична эталонной, интерференционные полосы отсутствуют.
В рассмотренной оптической схеме голографического контроля сферических и асферических поверхностей точечная диафрагма 6 играет важную роль, когда производится контроль неполированных оптических элементов после различных стадий технологической обработки. Такие элементы, как известно, сильно рассеивают свет за счет шероховатой микроструктуры их поверхности (рис. 40 б). Диафрагма, установленная в фокусе этого элемента, будет пропускать те лучи, которые не рассеялись линзой. Волновой фронт нерассеянной составляющей объектной волны не зависит от микрорельефа или шероховатости поверхности линзы, а определяется только ее формой. Поэтому при контроле неполированных изделий используют для сравнения с эталонной волной именно нерассеянную составляющую объектной волны, отфильтровывая другие лучи с помощью диафрагмы. Ясно, что при большом значении шероховатости поверхности рассеяние света будет больше, следовательно, необходимо уменьшать диаметр диафрагмы (на практике используют^ диафрагмы <f=0,5-f-l мм). ^ *
Контроль формы зеркальных сферических и асферических поверхностей. Такой контроль- практически не отличается от описанного выше метода. Оптическая схема,*
приведенная на рис. 41, представляет собой осевую схему " голографического асферометра на базе интерферометра Майкельсона. Плоская волна от источника света (на рисунке не показан) разделяется полупрозрачным зеркалом 2 на две. Прошедшая волна освещает контролируемое^ і 02 11! 11 111 и им і І і
llllllll
Ш
ф
s)
Рис. 41. Оптическая схема голографического асферо-метра
Рис. 42. Получение топограммы пластинки методом двух источников:
а — оптическая схема; / и 2 — направления освещения; H — направление наблюдения интерферограммы; Г — интер-ферограмма; А — интерференционные поверхности; б —топограмма отклонения от плоскостности
изделие 3 и, отразившись от него и зеркала 2, формирует объектную волну, освещающую голограмму 4. Вторая волна, отражаясь от плоского зеркала также попадает на голограмму 4, которая является голограммой эталонной поверхности, и восстанавливает соответствующую световую волну. Объектная и эталонная волны распространяются одновременно вдоль оптической оси, и на экране 5 можно наблюдать результат их интерференции. Обработка интерференционной картины и расчет отклонения ее от формы поверхности AR проводится аналогично предыдущему методу.
Погрешность измерений А голографическим методом складывается из погрешности при изготовлении голограммы эталонной поверхности бэ и погрешности определения координат интерференционных полос по интерферограммам профиля контролируемых оптических элементов бк. Относительная погрешность измерений
А бэ , ^K
е = TT- = --b
R
R
R.
где R3 и Rk — средние радиусы кривизны эталонной и контролируемой поверхностей.
Как уже отмечалось, 6.,«0,01 мкм, а погрешность измерения координат Sk«0,1 к/2^0,03 мкм, где к— длина волны источника света(^=0,6328 мкм для красного света).
103 Если считать, что средние радиусы кривизны RkZxR^ то А;^0э-|-6к=0,04 мкм. Таким образом, метод голографической интерферометрии позволяет с требуемой точностью контролировать форму оптических элементов как готовых изделий, так и изделий в процессе различных технологических операций.
