Главная
Select language:
 ENG
 RUS
Крупнейший производитель оптического стекла на территории РФ
Качество прежде всего !
M1 and M2 Mirror Manufacturing for ARIES project Печать E-mail

Alexander P. Semenov*, Magomed A. Abdulkadyrov, Alexey P. Patrikeev , Vladimir E. Patrikeev , Vitaliy V. Pridnya

JSC "Lytkarino Optical Glass Factory" (LZOS), Lytkarino, 140080, Moscow region, Russian Federation

   

ABSTRACT

JSC LZOS under the contract with firm AMOS is carrying out the manufacturing works of Primary and Secondary Mirrors ofDevasthal Optical Telescope (DOT) for Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES). Primary mirror specifications: diameter 3700 mm, vertex radius 14639 mm (F/1.96), conical constant -1.03296, asphericity 111 microns. Secondary mirror specifications: diameter 980 mm, vertex radius 4675 mm (F/1.78), conical constant -2.79561, asphericity 47 microns. The current progress status under this project is presented here in the manuscript.

Key words: telescopes, optical fabrication, optical testing, aspheres

1. INTRODUCTION

 

ОАО "ЛЗОС" по контракту с бельгийской фирмой AMOS выполняет работы по изготовлению комплекта оптики для Devasthal Optical Telescope (DOT) ARIES (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences, India). Телескоп изготавливает фирма AMOS. Главное зеркало является мениском диаметром 3700 мм и толщиной 165 мм с вогнутой гиперболической поверхностью. Вершинный радиус зеркала 14639 мм (F/1.96), коническая константа -1.03296. Асферичнось 111 мкм. Заготовка зеркала изготовлена из ZerodurТ фирмой SCHOTT. Для доставки готового зеркала, разработан и изготавливается транспортировочный контейнер, в который зеркало устанавливается с помощью грузозахватного устройства. В ОАО ЛЗОС к тыльной и боковой поверхностям приклеиваются элементы осевых и торцевых опор системы разгрузки для крепления в оправе телескопа. Для приклеивания к зеркалу этих опор изготавливалась специальная оснастка, а для манипуляций с деталью используется кантователь. Для обработки поверхности зеркала используются станки для шлифовки и полировки поверхности зеркала, при этом зеркало установлено на технологическую оправу в процессе обработки и контроля. Контроль зеркала выполнялся в вертикальном стенде, на площадке которого установлено контрольное оборудование и корректоры волнового фронта.

Завершена обработка вторичного зеркала диаметром 980 мм с выпуклой гиперболической поверхностью и посадочными местами для системы разгрузки зеркала, которое установлено в штатную оправу телескопа, разработанную и изготовленную AMOS. Зеркало изготовлено из АстроситаллаТпроизводства ОАО "ЛЗОС". Вершинный радиус 4675 мм (F/1.78), коническая константа -2.79561, асферичность 47 мкм. Узел зеркала (зеркало с оправой) контролировался в вертикальном стенде. Для доставки зеркала к месту функционирования используется транспортировочный контейнер, в которое зеркало устанавливается с использованием грузозахватного устройства. Для изготовления зеркала использовались станки для фрезеровки габаритных размеров, станки для шлифовки и полировки поверхности зеркала, включая станки для финишной автоматизированной доводки формы поверхности. Контроль зеркала выполнялся в вертикальном стенде контроля, на площадке которого установлено контрольное оборудование и интерферометры. Контроль формы поверхности осуществлялся в схеме Хиндла с использованием двух эталонных сфер диаметром 2100 мм и радиусом кривизны 3698.1 мм.

 

2. ДОСТАВКА ЗАГОТОВКИ М1 И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

Оптический телескопDevasthal класса 3.6м (f/9) будет установлен на Devasthal site, расположенном в Гималаях. Телескоп, типа Ritchey-Chrйtien, будет иметь световой диаметр 3.6 m и будет использоваться для оптической спектроскопии с высоким разрешением и высококачественным изображением в видимом и околоинфракрасном диапазонах с полем зрения 10 угловых минут. Параметры главного зеркала представлены в таблице 1.

 

Таблица 1

Материал

Форма

Внешний диаметр

Диаметр отверстия

Толщина

Световая апертура

Радиус кривизны

Коническая константа

Асферичность от ближайшей сферы

RMS волнового фронта

RMS наклона волнового фронта

Церодур

Вогнутый гиперболоид

3700 мм

700 мм

165 мм (мениск)

3600 мм

14639 ± 14 мм

-1.03296± 0.001

111 мкм

< 40 nm

< 0.5 microrad

Заготовка для зеркала ARIES M1 была доставлена с фирмы SCHOTT в деревянном транспортировочном ящике. Заготовка была изготовлена в виде мениска с плоскими площадками на тыльной поверхности для приклейки элементов разгрузки. Для транспортировки готового зеркала разработан и находится в стадии изготовления металлический контейнер. Для манипуляций с зеркалом было разработано и изготовлено грузозахватное устройство, аналогичное грузозахватному устройству зеркала VISTA M11,2 (рис. 1). Кантователь (рис. 2) применялся для переворота зеркала М1 после приклейки осевых элементов разгрузки зеркала и установки его рабочей поверхностью вверх на технологическую оправу. Для выполнения приклейки инварных элементов опор была разработана процедура приклейки элементов опор со специальной оснасткой. Точность позиционирования опор составляла ± 0.5 мм для основных 69 элементов опор разгрузки зеркала и ± 0.3 мм и ± 0.2 для 9 вспомогательных опор конструкции оправы телескопа.

image

 

image

Рис. 1. ГЗУ для М1 Рис. 2. Кантователь для зеркала M1

Для разгрузки зеркала на этапе его формообразования используется мембранно-пневматическая оправа, (рис. 3) позволяющая производить как формообразо­вание зеркала М1 на шлифовально-полировальном и доводочном станке, так и кон­троль формы оптической поверхности в вертикальном стенде2,3. Она является частью стенда вертикального контроля и входит в состав контрольно-технологического оборудования для обработки и контроля формы оптической поверхности M1. Система технологической разгрузки зеркала должна обеспечить деформационные изменения формы поверхности зеркала в процессе технологического и аттестационного контроля в допустимых пределах, меньших по амплитуде, чем требуемый размах ошибок поверхности обрабатываемого зеркала.

image

Рис. 3. Зеркало М1 на технологической оправе в процессе контроля и обработки
 
Рис. 4. Модельная интерферограмма требуемого волнового фронта

Мембранно-пневматические элементы оправы обеспечивают нагрузку на опору в 65 кг и погрешность разгружающих усилий торцевой разгрузки не более ±10г. Разгрузочная оправа снабжена системой автоматической стабилизации положения зеркала на оправе при изменении внешних условий (атмосферного давления, влажности) во время контроля формы поверхности, что обеспечивает неизменное состояние формы поверхности с необходимой точностью. Технологическая оправа была аттестована на пригодность ее к разгрузке зеркала в процессе контроля формы поверхности.

Отличие разгруженного состояния зеркала на мембранно-пневматической разгрузке по сравнению с разгрузкой зеркала в штатной оправе телескопа моделировалось методом конечных элементов. Различие в основном заключается в возникновении ошибки фокуса и сферической аберрации. Фокус не влияет на параметры зеркала, поскольку вносит ошибку в радиусе всего в 0.07 мм, а сферическую аберрацию необходимо учитывать при финишной доводке зеркала. Для этого необходимо получить карту волнового фронта с требуемой сферической аберрацией, которая устранится при установке зеркала на штатную оправу. Интерферограмма требуемого волнового фронта приведена на рис.4.

Параметры такой поверхности:

RMS(W)=0.097 l; PV(W)=0.464; RMSSFE = 30.7 nm

Вычитая данный волновой фронт из получаемого в процессе контроля поверхности, мы тем самым минимизируем разницу между разгрузкой в штатной оправе и технологической мембранно-пневматической и удовлетворим требованиям спецификации. Возможные погрешности в моделировании разгрузки зеркала будут скомпенсированы активной системой разгрузки главного зеркала.

3. ПРИКЛЕЙКА ЭЛЕМЕНТОВ ОПОР ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА

Для приклейки осевых опор, в отличие от устройства для приклейки зеркала VISTA M11,2, использовалась специальная оснастка в виде набор колец, которая приклеивалась к тыльной поверхности зеркала на специальную наклеечную смолу. Заготовка Ml устанавливается на координатно-фрезерный станок с вращающимся столом на три домкрата тыльной поверхностью вверх и центрируется на данном станке. Внешнее кольцо приспособления для приклейки приклеивается в паз на тыльной поверхности зеркала, где должен располагаться инваровый элемент (рис. 5). Для приклейки используется наклеечная смола производства ЛЗОС. Среднее кольцо устанавливается во внешнее приклеенное кольцо, центрируется по координатам на координатном фрезерном станке и фиксируется прижимными винтами. Внутреннее кольцо является направляющим для приклеиваемого инварового элемента, фиксирующим его положение. Приклейка выполняется по стандартной процедуре. После завершения процесса полимеризации приспособление разбирается, а внешнее кольцо сбивается. Такая технология себя вполне оправдала, позволяет достаточно быстро выполнить процесс приклейки и выставить позиции приклеиваемых элементов с необходимой точностью на координатном станке.

Экспериментальные результаты приклейки пробных колец из дюралюминия и стали на смолу показали следующее:

1. Шероховатость поверхности Астроситалла соответствует шероховатости зон приклейки зеркала Ml.

2. Смола надежно работает в интервале температур от -3°С до +40°С, без изменения позиционирования положения кольца с точностью ± 0.01 мм при изменении температуры.

3. Выдерживает нагрузки в 20 кг как в продольном, так и в поперечном направлении (этого более чем достаточно для процедуры приклейки) (рис. 5,6).

4. Температура отклеивания кольца около +75°С.

image

image

Рис. 5. Оснастка для приклейки инваровых элементов (слева) и вид зеркала с приклеенными элементами

4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНТРОЛЬ ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА

 

Главное зеркало проекта ARIES M1 диаметром 3700 мм имеет асферичность 111 μm и апертуру f/1.96, а также очень высокие требования к точности изготовления оптической поверхности (таблица 1).

Из спецификации на зеркало видно, что отступление гиперболической поверхности от вершинной сферы составляет около 400 мкм. Было принято решение изготовить два корректора волнового фронта принципиально разной конструкции, что могло гарантировать требуемую точность и достоверность изготовления поверхности.

Первый корректор является линзовым и содержит две линзы. Он входит в состав интерферометра типа Тваймана-Грина, содержащего также плоскую пластину с эталонным клином и объектив, преобразующий плоский волновой фронт в сферический и интерферометр (рис. 6). Все компоненты линзового корректора имеют только сферические поверхности.

Второй корректор выполнен на базе CGH (рис. 7). CGH-корректор рассчитан и изготовлен Институтом автоматики и электрометрии СО АН (Новосибирск). Он преобразует сферический волновой фронт в асферический и обратно. Корректор изготовлен на кварцевой пластине диаметром 102 мм, диаметр корректора 70 мм, диаметр вспомогательной настроечной сферы 90 мм. Расстояние от голограммы до точки фокуса 1000 мм.

Для контрольной проверки линзового корректора и CGH-корректора изготовлен CGH-имитатор (рис. 7) на подложке из Астроситалла диаметром 134 мм. Диаметр самого имитатора 88 мм и диаметр вспомогательной сферы 125 мм.

Для обеспечения контроля процесса асферизации шлифованием, также изготовлен CGH-корректор с отражающей поверхностью, нанесенной на подлодку из Астроситалла (рис. 8,10). Корректор работает в составе ИК-интерферометра (λ = 10.6 мкм).

Наибольшая сложность при изготовлении линзового корректора состояла в том, чтобы обеспечить изготовление и измерение параметров линз с точностью 2-5 μm (короткие радиусы поверхностей, толщины линз, разнотолщинность), выставить с такой же точностью воздушные промежутки, убрать наклоны поверхностей в процессе юстировки и получить высокую точность изготовления самих поверхностей. Максимальный диаметр первой линзы 112 мм.

image

image

Рис. 6. Линзовый корректор волнового фронта

image

image

image

image

Рис. 7. CGH-корректор волнового фронта

 

5. ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРШИННОГО РАДИУСА ЗЕРКАЛА

 

Измерение вершинного радиуса R0 производится в вертикальном стенде контроля. В точке контроля находится интерферометр с плоским зеркалом и корректором волнового фронта. Измерения выполняются путем прямых измерений расстояния с помощью лазерной рулетки. Это расстояние определяется как дистанция между последней линзой корректора и зеркалом. Для материализации поверхности зеркала в центральное отверстие вставляется технологическое приспособление, имитирующее вершину зеркала, до поверхности которого производится измерение. Величина R0 определяется как:

R0 = L + D - S'F'

где L - измеренное расстояние между линзой корректора и технологическим приспособлением (точность измерения ± 1.5 mm, требуемая точность в соответствии с требованиями составляет ± 4 мм)

D - длина стержня, имитирующего вершину зеркала, аттестованная с точностью ± 0.01 mm ;

S'F' - расчетное или измеренное значение заднего фокального отрезка корректора (точность измерения ± 0.01 mm).

Суммарная погрешность определения R0 не превышает DR0<=1.5мм, которое определяется погрешностями нутромера, погрешностью изготовления технологического приспособления и погрешностью измерения S'F' .

Отступление конической константы DК (при изготовленном корректоре волнового фронта под номинальный радиус, погрешности изготовления корректора рассматриваются отдельно) определяется расчетным путем исходя из фактического значения R0 .

image

где: R0n - номинальное значение вершинного радиуса;

DR0n- отступление фактического радиуса от номинального;

Кn - номинальное значение конической константы;

Н - половина диаметра зеркала.

Требуемые значения параметров зеркала M1:

R0n = 14639 ± 14 mm;

Кn = -1.03296 ± 0.001;

H= 1850 mm.

Если мы получим радиус близкий к номиналу с точностью R0n = 14639 ± 1.5 mm, то в этом случае будет получена точность DK=0.0001 (требуемая точность 0.0005), если R0n = 14639 ± 7.0 mm, то в этом случае будет получена требуемая точность измерения DK=0.0005 и обеспечено отклонение конической константы в ± 0.001. Таким образом, если будет получен вершинный радиус R0n = 14639 ± 7.0 mm, то будет обеспечена требуемая точность конической константы с корректором волнового фронта, рассчитанным на номинальные параметры зеркала.

6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ЗЕРКАЛА И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Формообразование рабочей поверхности зеркала включает стадию предварительного формообразования и автоматизированную доводку поверхностей3. Процесс предварительного формообразования главного зеркала выполнялся по классической технологии асферизации небольшими инструментами. Контроль формы поверхности осуществлялся сферометрами. По измерениям сферометром строился профиль поверхности. Причем из-за значительной крутизны поверхности на краю детали пришлось вводить поправки на дополнительные отклонения сферометра, обусловленные его наклоном к горизонту и возникающему при этом прогибу.

В процессе выполнения асферизации поверхности использовалось автоматизированное формообразование шлифованием2,3 (рис. 9). После предварительного изготовления асферической поверхности на зеркале методом шлифования, на нем была определена форма поверхности с помощью ИК-интерферометра с СО2-лазером и CGH-корректором волнового фронта (рис. 8,10). По построенной топографии поверхности детали были рассчитаны сеансы обработки на автоматизированном станке (рис. 9). После устранения локальных ошибок и астигматизма на поверхности детали выполняется более тонкое шлифование для достижения требуемой шероховатости поверхности и затем выполняется полирование. При этом, деталь располагается на технологической оправе мембранно-пневматического типа в вертикальном стенде контроля, как в процессе обработки, так и на стадии контроля формы поверхности. Обработка зеркала продолжается.

image

image

Рис. 8. CGH-корректор для контроля главного зеркала в ИК-диапазоне

image

image

Рис. 9. Автоматизированное шлифование поверхности с контролем ИК-интерферометром Рис. 10. ИК-интерферометр с CGH-корректором

 

 

7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗАГОТОВКИ М2 И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В процессе работ по проекту ARIES M2 изготовлено зеркало диаметром 980 мм из Астроситалла® CO-115M (таблица 2), которое установлено в штатную оправу, разработанную фирмой AMOS. Для этого к зеркалу были приклеены инваровые элементы для крепления системы разгрузки. Для подъема зеркала и узла зеркала изготовлено грузозахватное устройство, для транспортировки узла зеркала - транспортировочный контейнер. Контейнер снабжен системой амортизации для защиты от резких вибраций в процессе транспортировки. Для контроля вибраций в контейнере устанавливался пишущий датчик вибраций.

Зеркало в процессе контроля и обработки находилось в штатной оправе и окончательное формообразование, доводка и контроль зеркала М2 также выполнялись в ней. Зеркало представляет собой диск диаметром 980 мм и толщиной в центре 100 мм с выпуклой гиперболической поверхностью (рис. 11). Разгрузка зеркала спроектирована и изготовлена фирмой AMOS. Масса узла зеркала …….кг а масса самого зеркала М2 ……..кг. В отверстия тыльной поверхности зеркала вклеены инваровые элементы крепления радиально-торцевой разгрузки зеркала.

 

Таблица 2

Материал

Форма

Внешний диаметр

Световая апертура

Толщина по центру

Вершинный радиус кривизны

Коническая константа

Экранирование

Асферичность от ближайшей сферы

RMS волнового фронта

RMS наклона волнового фронта

АстроСиталл CO-115M

Вып. гиперболоид

980 мм

942 мм

100 мм

4675 ± 9 мм

-2.79561 ± 0.001

150 мм

46 мкм

< 30 nm

< 0.5 microrad

image

image

image

Рис. 11. Зеркало M2 в оправе

Для контроля зеркала в основном рабочем положении был создан вертикальный стенд, когда узел зеркала установлен оптической осью вниз. Кроме того, для проверки работоспособности системы разгрузки зеркала, выполнялась дополнительная проверка изменения формы поверхности зеркала в стенде с горизонтальным расположением оптической оси. В обоих случаях в стенде контроля использовались сферы Хиндла. Таким образом, выполнялась проверка работоспособности радиальных и осевых элементов разгрузки зеркала и оценивалась величина деформации зеркала в оправе в положении 0° и 90° относительно вертикальной оси.

8. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОНТРОЛЬ ВТОРИЧНОГО ЗЕРКАЛА

 

Вторичное зеркало проекта ARIES M2 диаметром 980 мм имеет асферичность, составляющую 46 μm и апертуру f/1.78 (таблица 2). Для контроля выпуклых гиперболических поверхностей наиболее распространенными являются схемы Физо и схемы Хиндла. Реализация схемы Физо требует изготовления дополнительной линзы диаметром несколько большим контролируемой детали с эталонной асферической поверхностью. Изготовление эталонной асферической поверхности требует применения специальных средств и схем контроля данной поверхности. При этом качество такой поверхности должно быть не хуже требуемого качества вторичного зеркала. Известен способ изготовления большой computer generated hologram (CGH) для контроля выпуклой асферики5,6. При использовании схемы Хиндла для контроля вторичного зеркала необходимо изготовить и проконтролировать либо одно сферическое зеркало большого диаметра7, либо два сферических зеркала меньшего диаметра и использовать метод переналожения4. Кроме того, в процессе контроля от сферы Хиндла отражение происходит один раз, а от контролируемой поверхности дважды. Это свойство схемы позволяет более детально анализировать ошибки на вторичном зеркале. При необходимости ошибки сферической поверхности могут вычитаться из суммарного волнового фронта4. Учитывая возможности ОАО ЛЗОС - собственное производство заготовок зеркал из АстроСиталлаТ, изготовление сфер Хиндла для контроля вторичных зеркал для нас является более предпочтительным.

Главная особенность и сложность в изготовлении зеркала M2 заключается в том, что если зеркало контролировать с одной сферой Хиндла, то ее диаметр должен был бы составлять величину около 3100 мм. Поэтому для контроля зеркала M2 были изготовлены две сферы Хиндла диаметром 2100 мм с различными отверстиями, 350 мм и 710 мм (рис. 12), но с одинаковым радиусом кривизны 3698 мм. В этом случае можно выполнить контроль двух областей поверхности и объединить их в единую карту волнового фронта всей поверхности зеркала M2, используя общую зону диаметром около 70 мм.

image

Рис. 12. Схема контроля зеркала M2 с двумя сферами Хиндла. Сфера Хиндла 1: диаметр 2100 мм, R=3698.1 mm Clear aperture Ж2021 x 723 mm. Сфера Хиндла 2: диаметр 2100 мм, R=3698.1 mm Clear aperture Ж1018 x 376 mm. The size of an overlapping area 70.7 mm

Для расчета суммарного волнового фронта методом переналожения используются две серии интерферограмм для двух положений контролируемого зеркала с двумя сферами Хиндла. Данные интерферограммы для каждого положения обрабатываются и вычисляются карты отклонений волнового фронта соответственно для положения 1 (внешняя часть детали) и положения 2 (внутренняя часть детали). Размеры контролируемых зон и общая область перекрытия представлены на fig. 13. Общая зона перекрытия двух положений имеет следующие размеры: внутренний диаметр 344 мм, внешний диаметр 482 мм. Карты волнового фронта для двух положений получены в одном масштабе, т.е. размеры матрицы карт отклонений одинаковы и координаты узлов точек на карте совпадают. В процессе сопряжения карт волнового фронта методом переналожения определяются параметры общей части (344-482 мм) поверхности (RMSWFE) для оценки погрешности сопряжения.

RMS WFE общей поверхности, определенной по 1-му положению = .031 l

RMS WFE общей поверхности, определенной по 2-му положению = .032 l

RMS WFE разности двух положений, оценка погрешности метода переналожения = .007 l

Чем меньше последнее значение, тем точнее результаты.

Специальный стенд для контроля зеркала в вертикальной схеме со сферами Хиндла был изготовлен. В стенде выполнялся контроль формы поверхности как вторичного зеркала (рис. 14), так и контроль сфер Хиндла, а также выполнялись измерения вершинного радиуса R0 и уточнялось значение конической константы К. Механизмы стенда обеспечили надежное закрепление узла вторичного зеркала, а также все необходимые юстировочные перемещения для совмещения осей вторичного зеркала, сфер Хиндла и интерферометра типа Тваймана-Грина. В процессе контроля сферы Хиндла менялись, а положение вторичного зеркала оставалось неизменным, поскольку радиус обеих сфер Хиндла одинаковый.

image

Рис. 13. Размеры контролируемых зон и зона перекрытия

Для проверки работоспособности оправы выполнялся дополнительный контроль центральной области зеркала в горизонтальной схеме с имеющейся в наличии от других проектов сферой Хиндла диаметром 1985 мм4 с радиусом кривизны 2710 мм (рис. 15). В этом случае видна кольцевая область размером около 138 мм с внутренним диаметром от 356.2 мм до внешнего диаметра 631.6 мм. Основные ошибки, которые появляются при наклоне детали от основного рабочего положения с вертикальной оптической осью до горизонтального - это астигматизм и триангулярная кома.

image

image

image

image

image

image

Рис. 14. Стенд контроля вторичного зеркала (слева), справа: узел зеркала M2, площадка контроля сферы Хиндла, сфера Хиндла, узел интерферометра для контроля M2 в нижней части стенда

Данные ошибки можно легко выявить при контроле зеркала в горизонтальном положении оси имея кольцевую зону с радиусом 138 мм.

image

Рис. 15. Схема контроля узла M2 в горизонтальной схеме контроля

В стенде вертикальногоконтроля сфера Хиндла устанавливалась на специальную мембранно-пневматическую оправу для того, чтобы обеспечить требуемую точность изготовления поверхности и сохранить ее в процессе дальнейшей эксплуатации и контроля вторичного зеркала4.

image

Рис. 16. Узел зеркала M2 в горизонтальном стенде

Измерение вершинного радиуса и вычисление конической константы выполнялось прямым методом с помощью нутромера (штихмаса) по схеме, аналогичной изготовлению зеркалу VISTA M27. Замерялась величина второго фокуса и сумма двух фокусов при контроле зеркала в схеме Хиндла и из полученных значений вычислялись величины вершинного радиуса и конической константы. В результате получены следующие значения:

 

 

Таблица 3

Требуемые значения параметров зеркала M2

Полученные значения параметров зеркала M2

R0 = 4675 ± 9 мм

R0 = 4674.87 ± 0.52

К = -2.79561 ± 0.001

К = -2.795472 ± 0.00027

 

9. ОБРАБОТКА ЗЕРКАЛА И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

 

Обработка рабочей поверхности зеркала включает стадию предварительного формообразования и автоматизированную доводку поверхности. Процесс предварительного формообразования вторичного зеркала выполнялся по классической технологии осевой асферизации с использованием малых инструментов Контроль формы поверхности осуществлялся сферометрами. По измерениям сферометром строился профиль поверхности. После того, как классические методы обработки были исчерпаны, выполнялась обработка поверхности с использованием компьютерного управления инструментами4,7 (рис. 17). Зеркало имеет наибольший градиент асферичности в краевой зоне, и под используемыми инструментами разница между сагиттальным имеридиональным сечениями достигала 8 mm для инструмента диаметром 80 мм. Поэтому для обработки использовались малые инструменты и специально разработанные технологические приемы обработки. В заключительных сеансах обработки собственные ошибки сфер Хиндла вычитались из суммарного волнового фронта. Таким образом, выполнялся контроль внешней части зеркала с одной сферой Хиндла, затем контроль внутренней части с другой сферой Хиндла. Получались две карты волнового фронта с общей зоной переналожения, используя которую восстанавливался волновой фронт всей детали. На рис. 18 приведены интерферограммы волнового фронта: слева до автоматизированной обработки поверхности, справа после автоматизированной обработки с выделением собственных ошибок двух сфер Хиндла.

image


Рис. 17. Программно-управляемое формообразование поверхности

Рис. 18. Интерферограммы волнового фронта: слева до автоматизированной обработки поверхности, справа с выделением регулярных ошибок и собственной ошибки сфер Хиндла.

 
На стадии близкой к завершению обработки выполнялся контроль зеркала в горизонтальной схеме с целью выявления собственных погрешностей оправы зеркала. Результаты испытаний показали, что на зеркале появился астигматизм, триангулярная кома, что, естественно, отражает свойства системы разгрузки узла зеркала M2. Появившиеся регулярные ошибки на поверхности зеркала, основной из которых астигматизм, могут быть успешно исправлены воздействием активной системы разгрузки главного зеркала M1. Общие результаты, полученные для зеркала М2 представлены в таблице 4, а интерферограммы волнового фронта зеркала до автоматизированной доводки и после представлены на рис. 18. Обработка зеркала завершена.
 
Таблица 4 
 

No.

Parameter designation

Requirement as per documentation

Actual value

 

Testing of Hindle sphere #1

1

The RMS amplitude error of the wavefront after removal of the constant coefficients, focus, decentering coma, nm

0.05λ

0.091λ

2

The RMS slope error of the wavefront after removal of the constant coefficients , focus, decentering coma, arcsec

-

0.428 arc sec

Testing of Hindle sphere #2

3

The RMS amplitude error of the wavefront after removal of the constant coefficients, focus, decentering coma, nm

0.05λ

0.044λ

4

The RMS slope error of the wavefront after removal of the constant coefficients , focus, decentering coma, arcsec

-

0.116 arc sec

Testing of M2 Unit with Hindle sphere #1

5

The RMS amplitude error of the wavefront after removal of the constant coefficients, focus, decentering coma, nm

-

0.047λ

6

The RMS slope error of the wavefront after removal of the constant coefficients , focus, decentering coma, arcsec

-

0.245 arc sec

Testing of M2 Unit with Hindle sphere #2

5

The RMS amplitude error of the wavefront after removal of the constant coefficients, focus, decentering coma, nm

-

0.070λ

6

The RMS slope error of the wavefront after removal of the constant coefficients , focus, decentering coma, arcsec

-

0.263 arc sec

Testing of М2 Unit wavefront error.

5

The RMS amplitude error of the wavefront after removal of the constant coefficients, focus, decentering coma, nm

30nm

0.029λ =18 nm

6

The RMS slope error of the wavefront after removal of the constant coefficients , focus, decentering coma, arcsec

0.1 arc sec

0.104 arc sec   

 

10. CONCLUSION

ОАО "ЛЗОС" по контракту с фирмой AMOS выполняет работы по изготовлению комплекта оптики для Devasthal Optical Telescope (DOT) ARIES (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences). Главное зеркало диаметром 3700 мм, толщиной 165 мм (вершинный радиус 14639 мм, F/1.96) из материала ZerodurТ фирмы SCHOTT находится в изготовлении, выполнена асферизация зеркала. Разработана методика контроля зеркала и изготовлены два корректора волнового фронта - линзовый и CGH-корректор, а также изготовлен CGH-корректор для ИК-диапазона для контроля зеркала на стадии асферизации. Изготовлено ГЗУ, веднтся изготовление контейнера.

Изготовленное вторичное зеркало диаметром 980 мм с выпуклой гиперболической поверхностью и посадочными местами для системы разгрузки зеркала установлено в штатную оправу телескопа, изготовленную AMOS. Зеркало изготовлено из АстроситаллаТпроизводства ОАО "ЛЗОС". Вершинный радиус 4675 мм (F/1.78), коническая константа -2.79561, асферичность 47 мкм. Контроль зеркала выполнялся в вертикальном стенде контроля, на площадке которого установлено контрольное оборудование и интерферометры. Контроль формы поверхности осуществлялся в схеме Хиндла с использованием двух эталонных сфер диаметром 2100 мм и радиусом кривизны 3698.1 мм.

ACKNOWLEDGEMENTS

 

Авторы выражают глубокую благодарность специалистам «Института автоматики и электрометрии СО АН» и особенно д.т.н., заведующему лабораторией Полещуку А.Г. и Насырову Р.К. за плодотворное сотрудничество, оптические расчеты и изготовление CGH для данных и других проектов, выполненных и выполняемых в ОАО «ЛЗОС».

REFERENCES

 

1. M. A. Abdulkadyrov, A. N. Ignatov, V. E. Patrikeev, V.V. Pridnya, A.V. Polyanchikov, A. P. Semenov, Y. A. Sharov, E. Atad-Ettengui, I.Egan, R.J. Bennet, S.C. Craig, M1 and M2 mirrors manufacturing for VISTA telescope. Proceedings of SPIE, 5494, pp. 374-381, 2004.

2. M. A. Abdulkadyrov, A. P. Patrikeev, S.P. Belousov, A.P. Semenov, V. E. Patrikeev, A. N. Ignatov, A.V. Polyanchikov, V.V. Pridnya, Y. A. Sharov, A.G. Poleshchuk , R.K. Nasyrov, M1 primary mirror manufacturing for VISTA project. Proceedings of SPIE, 7018, pp. 701804, 2008.

3. M. A. Abdulkadyrov, S. P. Belousov, A. N. Ignatov, V. E. Patrikeev, V.V. Pridnya, A.V. Polyanchikov, V. V. Rumyantsev, A. V. Samuylov, A. P. Semenov, Y. A. Sharov, Manufacturing of primary mirrors from Sitall CO-115M for European projects TTL, NOA and VST. Proceedings of SPIE, 4451, pp. 131-137, 2001.

4. A. P. Semenov, M. A. Abdulkadyrov, S. P. Belousov, A. N. Ignatov, V. E. Patrikeev, V.V. Pridnya, A.V. Polyanchikov, V. V. Rumyantsev, A. V. Samuylov, Y. A. Sharov, Manufacturing of secondary mirrors from Sitall CO-115M for European projects TTL, NOA and VST. Proceedings of SPIE, 4451, pp. 138-144, 2001.

5. J.H. Burge, Measurement of large convex aspheres. Proceedings of SPIE, 2871, pp. 362-373, 1996.

6. B.K. Smith, J.H. Burge, and H. M. Martin. Fabrication of large secondary mirrors for astronomical telescopes. Proceedings of SPIE, 3134, pp. 51-61, 1997.

7. M. A. Abdulkadyrov, A. P. Patrikeev, S.P. Belousov, V.V. Pridnya, V. E. Patrikeev, A. N. Ignatov, A.V. Polyanchikov, A.P. Semenov, Y. A. Sharov, M2 secondary mirror manufacturing for VISTA project. Proceedings of SPIE, 7018, p. 70180B, 2008.



* Correspondence: e_mail: Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script ;'; document.write( '' ); document.write( addy_text45868 ); document.write( '<\/a>' ); //-->\n Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script Telefone: 007 495 552 1547; Fax: 007 495 552 1547; http://www.lzos.com

 
 
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
ОАО "ЛЗОС" 140080, г.Лыткарино, Мос.обл., Россия, ул.Парковая, д.1.
телефон/факс: (007-495) 552-32-95 / 552-17-90 e-mail: office@lzos.ru
© 2017 ЛЗОС - Лыткаринский Завод Оптического Стекла