ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВОЛНОВЫХ ФРОНТОВ ДЛЯ ВАКУУМНОЙ АСФЕРИЗАЦИИ ЛИНЗ*

Н.П.Милованов, П.Я.Кантор

Разработана виброустойчивая голографическая установка для контроля волновых фронтов, более чем на порядок превосходящая по виброустойчивости лучшие существующие системы. Создана действующая модель, показана возможность использования ее при вакуумной асферизации линз.

Широкое применение вакуумной асферпэации линз в настоящее время затруднено из-за отсутствия метода контроля волнового фронта непосредственно в процессе напыления. Трудности создания такого методе связаны с тем, что наряду с интерферометрической точностью он должен обладать высокой устойчивостью к механическим помехам.

Идея метода, предложенного ранее /1/ основана но использовании следующих свойств линзы и голограммы. Линза и голограмма сферической волны, записанная в определенных условиях, при небольших наклонах относительно освещающих их пучков влияют на волновые фронты 5тих пучков практически одинаковым образом. Поэтому, если а) жестко скрепить голограмму с линзой и б) зафиксировать друг относительно друга направлений пучков света, освещающих линзу и голограмму, то картина интерференции лучей, прошедших линзу и голограмму не будет искажаться в результате вибраций. Эта идея была подтверждена с помощью схемы, являющейся как; бы одномерной моделью виброустойчивого топографического интерферометра /1/.

Анализ этой схемы позволил выявить факторы, снижающие виброустойчивость голографического интерферометра в реальных условиях, и наметить пути уменьшения их влияния. Во-первых, система контроля волновых фронтов должна быть некритичной к поворотам вокруг любой прямой, перпендикулярной оптической оси, поскольку

* Доложено на Хii Всесоюзной школе но физическим основам голографии в 1980г,

- 227 -

такие повороти неизбежны в результате вибраций при вакуумной асферизации. Однако, при повороте системы на небольшой угол d относительно оси, лежащей в плоскости падения освещающих линзу и голограмму лучей, угол между последними будет изменяться на величину c , вследствие непараллельности полупрозрачных зеркал, используемых для направления восстанавливающей волны к голограмме и расположенных в работе /1/ под углом » 45° друг к другу. Нетрудно показать, что

c = 2d ·sin^2a

где a - угол между зеркалами.

В условиях, характерных для вакуумных испарительных установок, это может приводить к искажению интерференционной картины на несколько десятков полос. Вторым фактором, ограничивающим виброустойчивость системы, является удаленность линзы от голограммы. Этот фактор приводит к добавочной разности фаз

где D z - расстояние между линзой и голограммой, l - длина волны, Д - световой диаметр линзы, ¦ - ее фокусное расстояние. Из формулы следует, что одна паразитная полоса появляется уже при D z, равном нескольким миллиметрам. Наличие же зеркала между линзой и голограммой в работе /1/ затрудняет их сближение.

И, в-третьих, следует заметить, что дифракционная эффективность пропускательных голограмм невелика, и поэтому светосила системы при их использовании оказывается низкой.

С учетом этих соображений нами была разработана новая виброустойчивая голографическая система контроля волновых фронтов и построена ее действующая модель. В ней для записи сферической волны сравнения используется отражательная голограмма, записанная во встречных пучках. Можно показать, что такая голограмма не снижает виброустойчивость системы. В эту схему (рис.) формирующие световые пучки зеркала входят параллельными парами. Изображение восстанавливается с голограммы пучком света; отраженным последовательно от зеркал З₁ – З₅. Использование

- 228 -

Рис. Схема вибтоустойчивой голографической системы для интерферометрического контроля волновых фронтов:

Л - линза; Г - голограмма; З₁ - стеклянная пластинка, посеребренная с обоих сторон; З₂-З₈ - зеркала; tcp - телевизионная система регистрация, ФР - фоторезистор; ПУ - пороговое устройство; ЭОЗ - электрооптический затвор; ВК - видикон; ТВ - телевизор.

- 229 -

отражательной голограммы повышает светосилу системы и одновременно позволяет максимально приблизить голограмму к линзе, поскольку отпадает необходимость в зеркале между ними. Для того, чтобы можно было использовать обычный, а не маломощный одночастотный лазер, плечи интерферометра выравнены с помощью оптической линии задержки З₁, З₂, З₆-З₈. Механическая стабилизация устройства сводится к жесткому закреплению друг относительно друга элементов, помещенных в одной оправе (узлы У₁ и У₂ на рис.). Небольшие смещения узлов друг относительно друга при этом не опасны.

Описанное устройство позволяет исключить влияние механических помех на распределение разности фаз интерферирующих волн, при этом интерференционная картина содержит информацию только об отличии форм волновых фронтов друг от друга. Однако изменение абсолютного значения разности фаз интерферирующих волн при этом происходит. В результате при вибрациях максимум интерференционной картины сменяется хаотически во времени минимумом и наоборот. Это затрудняет визуальное наблюдение интерференционной картины. Для преодоления этой трудности мы наблюдали интерференционную картину с помощью телевизионной установки, которая включалась только в моменты времени, когда разность фаз интерферирующих волн в центре картины была кратна 2.

Исследование виброустойчивости голографического интерферометра в условиях, моделирующих условия вакуумной асферизации, подтвердило справедливость изложенных предложении и расчетов. Результаты исследования показали, что по виброустойчивости наша система более, чем на порядок, превосходит наиболее помехоустойчивые из существующих систем и, в частности, сдвиговый интерферометр (табл.). По виброустойчивости разработанная система пригодна для контроля волновых фронтов при вакуумной асферизции линз. Положение приемной плоскости испарительной установки при этом необходимо стабилизировать до десятых-долей миллиметра, что находится в пределах возможностей этих установок.

- 230 -

Таблица

Чувствительность в возцущениям
Возмущение Тип интерферометра	Сдвиг вдоль оптической оси	Сдвиг поперек оптической оси	Поворот
Интерферометр радиального сдвига	3	100	50
Предлагаемый голографический интерферометр	0 (теор.)	0,2	4

Литература

1. С.В.Гончаров, А.Г.Жиглинский, Н.П.Милованов. Сб. "Новые разработки в области оптической голографии и их промышленное использование", ЛПНТП, стр.38-42, Л., 1979.