Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
7.6. ИЗГОТОВЛЕНИЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Наиболее характерными крупногабаритными оптическими деталями являются линзы со сферическими (выпуклыми и вогнутыми) и плоскими поверхностями, компенсационные пластины Шмидта, а также зеркала с плоской, сферической и асферической формами поверхности. В последнем случае это обычно поверхности вращения кривой второго порядка вокруг своей оси.
Новое направление в крупногабаритной оптике — это составные и сверхтонкие зеркала адаптивных оптических систем (АОС). Составное зеркало состоит из нескольких зеркальных элементов, по форме контура представляющих собой правильные шестигранники, обеспечивающие «плотную» упаковку составных частей. При асферической форме поверхности составного зеркала поверхности элементов (за исключением центрального) являются внеосевыми асферическими.
Сверхтонкие (гибкие) зеркала, в отличие от зеркал телескопов старых конструкций, изготавливаемых из диска с отношением толщины к диаметру в пределах 1:6-1:10, имеют лицевую пластину с соотношением 1 : 25 и менее. Для сохранения их формы при обработке и контроле в рабочем положении разработаны специальные разгрузочные устройства.
Выбор материала. При выполнении расчетов оптических схем рефракторных приборов и систем выбирают необходимые марки оптических материалов. Выбор стекол и стеклообразных материа-
Рис. 7.25. Схема склейки линзы-за-готовки со вспомогательной линзой
364
лов определяется не только оптико-физическими параметрами, но также технологическими свойствами, основными из которых являются следующие:
возможность получения заготовок необходимых геометрических размеров;
изотропность физико-механических свойств; химическая стойкость материала; способность к шлифованию и полированию.
Рациональное сочетание оптико-физических параметров и технологических свойств определяет в конечном итоге окончательный вариант выбора оптических материалов.
Основные мировые производители оптических материалов, используемых для изготовления крупногабаритной оптики, представлены в табл. 7.3. Критерии и методика выбора материалов для крупногабаритных оптических зеркал, в том числе материалов, нетрадиционных для оптики, приведены в п. 7.7.
Влияние дефектов материала на качество изготовления. Местные неоднородности показателя преломления материала наиболее вредны для преломляющей оптики, так как вносят в волновой фронт, вышедший из стекла, местные деформации. Деформацию определяют по формуле
^гнеодн = АпЬ,
где b — толщина неоднородности.
Свили отрицательно влияют на качество как преломляющей, так и отражающей оптики. Свиль толщиной b порождает ошибку проходящего волнового фронта, равную ДЛсв = АпЬ. Чем грубее свиль (т. е. больше отклонение Ап), тем меньше толщина неоднородности b и длина/, тем свиль безвреднее. Необходимо соблюдать соотношение
Ап > 720А,b/D2(l/D)2,
где D — диаметр объектива. Одновременно надо выдерживать соотношение b < 0,019.
Таблица 7.3. ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ КРУПНОГАБАРИТНОЙ ОПТИКИ
Предприятие (фирма) Страна Макетный размер изготавливаемых заготовок, мм
Научно-исследовательский и технологи- Россия 1000
ческий институт оптического материаловедения (НИТИ ОМ, Санкт-Петербург)
Лыткаринский завод оптического стекла » 6000
(г. Лыткарино, Московская обл.)
Corning Glass Corp. США 8500
Schott Corp. Германия 8500
Ohara Corp. Япония 3000
365
Ориентированно расположенные потоки свилей, ослабляя сечение детали, перпендикулярное к направлению свилей, являются причиной возникновения астигматизма при ее обработке, причем оси астигматизма направлены вдоль и перпендикулярно к направлению свилей, а радиус кривизны сечения меньше в направлении свилей. Выход свили на рабочую поверхность приводит к появлению местной ошибки.
Остаточные напряжения в материале обусловливают появление анизотропии, вызывающей двойное лучепреломление. Напряжения приводят как к общему изменению показателя преломления, так и к возникновению разности хода из-за неравенства показателей преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей.
Разность хода лучей определяют по формуле
ДЛнапр = да.
где t — толщина заготовки; До — разность напряжений, Па; В — оптический коэффициент напряжения, характеризующий относительную оптическую чувствительность стекла к механическим напряжениям. Значение его зависит от состава стекла и изменяется в пределах от 2,0 • 10~12 до 2,8 • 10~12 Па-1.
Неравномерность напряжений в заготовке (измеряется в процентах) приводит как к местным ошибкам на обрабатываемой поверхности зеркал и линз, так и к дополнительным ошибкам волнового фронта при его прохождении через линзу. Заготовка для крупногабаритного точного зеркала считается удовлетворительной, если неравномерность напряжений на краях не превышает 25 %.
Допустимое суммарное воздействие дефектов материала линзы определяется по допуску АN на местные ошибки исходя из того, что 1 /4 этого допуска выделяется на ошибки, порожденные дефектами материала, т. е.
Дh.? — A7V/4 — ДЛнеодн + ДЛСв -Д^напр-
Накапливание этих ошибок при прохождении света через многолинзовый объектив приводит к необходимости местной ретуши поверхности одной из линз объектива для получения первоклассного качества изображения.
