Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
Можно показать, что если светоделитель не компенсируется идентичной пластиной, максимально допустимый источник света должен иметь эллиптическую форму. Именно по этой причине полосы в некомпенсированном интерферометре Майкельсона эллиптичны. Их форма и размер являются функциями ф0, 0 и ф и очень сильно зависят от t0.
Ниже подробно рассмотрим упрощенный вариант компенсатора, нормаль к которому параллельна оптической оси. Из рис. 2.7 видно, как меняется OPD в зависимости от угла 0 и t0¦ Максимально допустимой следует считать величину 0, при которой OPD изменяется на Я/4.
тщ
585*f 7 A J--
*г=*і
•V ' rXNzTt
--RjTdi
Рис. 2.7. Кривые разности оптического хода, вносимой плоскопараллельной пластиной, перпендикулярной к оптической оси [tN—2 см,
Рис. 2.8. Устройство Дайсона для контроля микрообъективов
Л/"» 1,52, 7. = 589 нм (5890 А)|
46 I
При контроле малогабаритных оптических деталей с помощью немонохроматического источника света удобно принимать
Z0=Za(I-Aa), (2.10)
чтобы OPD = O, но в этом случае требуется еще меньший источник света. Следует отметить, что при контроле крупных оптических деталей значение I0 нельзя изменять произвольно, так как в большинстве случаев оно будет очень большим. Если используется протяженный квазимонохроматический источник света, полезно выдерживать условие
(2.11)
откуда
*о = *Л-(1-1/Л'І. (2.12)
'Пз уравнения следует, что интерферометр является скомпенсированным с точностью до размера источника света, когда видимое расстояние изображения сетки коллиматора (или источника света .е интерферометре Майкельсона) кажется наблюдателю одинаковым для обеих ветвей. Соответственно, когда интерферометр скомпенсирован с точностью до конечного размера источника, действительные изображения зеркал, стоящих в конце каждой ветви, совпадают. ¦Стнл [47] и Слевог [47] тоже пришли к этому заключению.
Когда интерферометр скомпенсирован таким образом, полосы располагаются вблизи поверхностей зеркал, на которые должна быть сфокусирована наблюдательная система. Однако при контроле линзы полосы локализуются в зрачке, и поэтому зеркало следует располагать к ней как можно ближе. Вот почему при контроле объективов телескопов требуется выпуклое зеркало с максимально возможным радиусом кривизны [51]. В то же время входной зрачок микрообъектива находится в бесконечности, а выходной располагается в заднем фокусе. Дайсон [17] предложил оптическую систему (рис. 2.8), дающую изображение поверхности зеркала в заднем фокусе микрообъектива, где локализуются полосы. Эта схема очень интересна, так как все аберрации Зейделя в ней равны нулю.
Ограничения, накладываемые на размеры точечного источника, были изучены Гильдом [21] несколько иным способом. Мысленно увеличим точечный источник до размеров протяженного. Поместим перед линзой L2 (см. рис. 2.1) окуляр и создадим тем самым телескоп, В этих условиях будут наблюдаться полосы равного наклона в виде концентрических колец, подобных имеющим место в интерферометре Майкельсона. Если зеркала строго перпендикулярны к своим оптическим осям, кольца будут точно отцентрированными. Идеальным размером источника будем считать такой, который позволяет наблюдать на системе полос только центральное пятно. Размер пятна увеличивается при ослаблении зависимости OPD от 8 с помощью одной из юстировок, описанных выше; это делает возмож-
Л OPD(B)
с1Ь
47 ным использование большого источника, хотя эффективный размер пятна ограничивается зрачком глаза наблюдателя или камеры.
Выше мы предполагали, что два интерферирующих волновых фронта имеют одинаковую ориентацию без вращения или смещения относительно друг друга. Другими словами, если один из пучков повернут или послан обратно, то же следует проделать и с другим пучком. Волновой фронт можно развернуть на 180° при помощи уголкового отражателя или ретрорефлектора типа «кошачий глаз», образованного собирающей линзой и плоским зеркалом, расположенным в ее фокусе. Волновой фронт может быть отражен обратно системой из двух взаимно перпендикулярных плоских поверхностей, как, например, в призме Iioppo. Мерти показал [40], что для по,тучен ия полос хорошего контраста и без фазовых сдвигов в случае, когда один из волновых фронтов повернут или послан обратно относительно другого, диаметр 2а точечной диафрагмы должен удовлетворять условию
2а < 1,22 л//'), (2.13)
где f и D — соответственно фокусное расстояние и диаметр обьек-тива коллиматора. Величина 2а, как правило, крайне мала и не подходит для некоторых источников. Эта проблема отпадает, если использовать газовый лазер с высокими интенсивностью излучения и степенью когерентности.
2.2.2. Временная когерентность
Величина OPD(G), заданная уравнением (2.5), предъявляет некоторые требования к монохроматичности источника. Рассмотрим вначале интерферометр, раскомпенсированный из-за отсутствия компенсатора или, наоборот, наличия его в одной из ветвей линзовой или призменной системы. Из уравнения (2.5) следует
[AOPD (S)Ie = O= ( — ) ДЬ- 02-14)
