Дисциплина ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Раздел 2 1 ВИДЫ ОПТИЧЕСКИХ

Дисциплина «ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ» Раздел 2. 1 ВИДЫ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И ИХ РОЛЬ В ФОРМИРОВАНИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Автор: Лазарева Наталия Леонидовна доцент кафедры «Оптико-электронные приборы научных исследований» МГТУ им. Н. Э. Баумана

Оптическая поверхность – это граница раздела двух сред с различными показателями преломления. Оптическая поверхность изменяет направление хода лучей, то есть измененяет форму падающего на нее волнового фронта. Качество оптических поверхностей почти всегда является решающим фактором, определяющим качество всего оптического прибора в целом.

Форма оптических поверхностей n n Сферические поверхности наиболее распространены, так как технология из изготовления хорошо отработана. Плоские поверхности – это частный случай сферической поверхности с бесконечно-большим радиусом кривизны. Асферические поверхности позволяют значительно улучшить состояние аберрационной коррекции оптических систем, поэтому в настоящее время их часто используют в оптических деталях, хотя изготавливать и контролировать их труднее, чем сферические и плоские поверхности. Сферические и асферические поверхности могут быть вогнутыми и выпуклыми.

Поперечные размеры оптических поверхностей n n n Оптические поверхности малого диаметра – до 20 мм. Оптические поверхности среднего диаметра – до 130 мм. Оптические поверхности большого диаметра – свыше 130 мм. Примечание: поверхности особо большого диаметра в настоящее время делают не сплошными, а составными.

Поперечные размеры оптических поверхностей n n n Оптические поверхности малого диаметра – до 20 мм. Оптические поверхности среднего диаметра – до 130 мм. Оптические поверхности большого диаметра – свыше 130 мм. Примечание: поверхности особо большого диаметра в настоящее время делают не сплошными, а составными.

Оптические детали малого и среднего размера Пластины, линзы и подложки зеркал

Линзы крупногабаритных объективов Название объектива Диаметр входного зрачка, мм Количество линз Апомарс 520 7 Зевс 460 9 Каскад 670 8 Кентавр 520 8 Мезон - 2 520 10 Мезон - 3 670 10 ОБ - 626 500 7 ОБ - 646 500 9 ОБ - 662 200 10 ОБ - 701 650 7 ОБ - 706 430 7 Рубин 400 6 Телегоир - 12 400 6 Титан - 3 300 5

Зеркала крупных телескопов (начало) Название телескопа Участники проекта, год первого света Диаметр главного зеркала, м Относительн. отверстие 6 1: 4 Конструкция главного зеркала БТА САО РАН Россия, 1976 Толстое NNT ESO, Кооперация девяти стран Европы), 1989 3, 5 1 : 2, 2 Тонкое активное KECK I и KECK II США, 1994, 1996 10 и 10 1 : 1, 75 Многоэлементно е активное параболическое VLT (четыре телескопа) ESO, Кооперация девяти стран Европы), 1998 4 х 8, 2 1 : 1, 8 Тонкое активное GEMINI Noth и GEMINI South США, Англия, Канада, Чили, Аргентина, Бразилия, 1998, 2000 8 и 8 1 : 1, 8 Тонкое активное

Зеркала крупных телескопов (продолжение 1) Название телескопа Участники проекта, год первого света Диаметр главного зеркала, м Относительн. отверстие Конструкция главного зеркала SUBARU Япония, 1998 8, 2 1 : 1, 8 Тонкое адаптивное (Hobby&Eberly) США, Германия 11 Нет сведений Многоэлементное адаптивное сферическое MMT США, 1998 6, 5 1 : 1, 25 Сотовое толстое MAGELLAN США, 1999 2 х 6, 5 1 : 1, 25 Сотовое толстое LBT (бинокулярный США, Италия, 2001 2 х 8, 4 1 : 1, 12 Сотовое толстое GTC Испания, 2002 10 1 : 1, 75 Многоэлементное адаптивное параболическое

Зеркала крупных телескопов (продолжение 2) Название телескопа Участники проекта, год первого света Диаметр главного зеркала, м Относительн. отверстие Конструкция главного зеркала SALT Южно. Африканская республика, 2005 11 Нет сведений VST ESO, 2007 2, 6 1: 1 Тонкое адаптивное VISTA ESO, 2007 4 1: 1 Тонкое адаптивное TTL ESO 2 1: 3 Вогнутое асферическое NOA ESO 2, 2 1 : 2, 3 Вогнутое асферическое VST ESO, 2007 0, 9 1 : 2, 3 Выпуклое асферическое TTL ESO 0, 62 1 : 3, 8 Выпуклое асферическое NOA ESO 0, 74 1 : 3, 1 Выпуклое

Зеркала крупных телескопов n Асферическое зеркало диаметром 250 мм n Адаптивные зеркала диаметром 1500 мм

Зеркала крупных телескопов Параболическое зеркало диаметром 400 мм Облегченное зеркало диаметром 700 мм

Зеркала крупных телескопов Адаптивное тонкое зеркало диаметром 3000 мм

Зеркала крупных телескопов Схема составного многоэлементного зеркала Составное многоэлементное зеркало

Пластины n Оптический компонент с двумя склеенными асферическими поверхностями (планоид)

Требования к соблюдению формы оптических поверхностей Оптическая поверхность с погрешностями формы вносит деформацию в волновой фронт, который с ней взаимодействует. Величина деформации фронта зависит от того, отражается или преломляется волновой фронт на этой оптической поверхности. Следствие деформации волнового фронта – ухудшение качества изображения, которое формирует оптическая система. Наивысшие требования по соблюдению формы поверхностей обычно предъявляют к оптическим деталями микрообъективов, интерферометров и астрономических приборов. Особенно это касается зеркал. Например, допустимые отклонения формы поверхностей оптических деталей указанных приборов не должны превышать, как правило, десятых и сотых долей длины волны видимой области спектра (0, 05 … 0, 1 мкм), в то время, как диаметры этих поверхностей могут быть от нескольких миллиметров до нескольких метров.

Конец показа