doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-6-773-779


УДК 681.7.023.7

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАВЕДЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ФОРМООБРАЗОВАНИИ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОДЛОЖЕК ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЗЕРКАЛ

Лобанов П.Ю., Мануйлович И.С., Сидорюк О.Е., Семенов В.Г.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Лобанов П.Ю., Мануйлович И.С., Сидорюк О.Е., Семенов В.Г. Использование наведенных механических напряжений при формообразовании сферических поверхностей подложек интерференционных зеркал // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 20. № 6. С. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-6-773-779


Аннотация
Предмет исследования. Предложена методика формообразования поверхностей полированных подложек для интерференционных зеркал газовых лазеров, в частности, датчиков лазерных гироскопов. Основное внимание уделено изготовлению деталей из оптического ситалла марки СО-115М с заданной кривизной центральной области и плоской поверхностью периферийного кольца, предназначенной для установки на моноблочный корпус лазерного резонатора посредством оптического контакта. Метод. Требуемый результат формообразования достигался посредством шлифовки и полировки изделий в присутствии дозированных локальных механических напряжений, прикладываемых к мембране в центральной зоне подложки. При этом параметры профиля кон- тролировались с применением методик интерферометрии управляемого фазового сдвига. Экспериментальные результаты сопоставлялись с данными математического моделирования с использованием инженерной программы конечно-элементного анализа. Основные результаты. Установлены характерные зависимости радиусов кривизны сферических поверхностей, получаемых в рассматриваемой технологии, при различных значениях механических нагрузок и геометрических параметров мембран. Особое внимание уделено рассмотрению величин максимального напряжения в образцах и их сопоставлению с предельными прочностными характеристиками материала. Показано, что рассмотренный технологический подход может оказаться эффективным при изготовлении подложек с параметрами, характерными для интерференционных зеркал резонаторов газовых лазеров, в том числе датчиков лазерных гироскопов. Кроме того, описанная технология может использоваться при изготовлении асферических поверхностей подложек. Практическая значимость. Рассмотренный в работе метод позволяет повысить производительность обработки оптических деталей в условиях массового производства.

Ключевые слова: полировка, сферическая поверхность, механические напряжения, ситалл, лазерная фазосдвигающая интерферометрия

Список литературы
1. Каширин В.И. Основы формообразования оптических поверхностей: курс лекций. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2006. 254 с.
2. Jacobs S.D. International innovations in optical finishing // Proceedings of SPIE. 2004. V. 5523. P. 264–272. doi: 10.1117/12.557274
3. Худолей А., Городкин Г., Глеб Л., Александронец А., Высокоточная обработка поверхностей материалов магнитореологическими жидкостями // Наука и инновации. 2015. № 6(148). С. 20–23.
4. Sugawara J., Maloney Ch. Manufacturing aspheric mirrors made of zero thermal expansion cordierite ceramics using magnetorheological finishing (MRF) // Proceedings of SPIE. 2016. V. 9912. P. 99120L. doi: 10.1117/12.2231165
5. Peng X., Yang C., Hu H., Dai Y. Measurement and algorithm for localization of aspheric lens in magnetorheological finishing // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. V. 88. N 9-12. P. 2889–2897. doi: 10.1007/s00170-016-9001-x
6. Черезова Л.А. Ионно-лучевые методы в оптической технологии: учебное пособие. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. 151 с.
7. Cherezova L.A., Mikhaǐlov A.V., Zhevlakov A.P. Shaping the surface of multiphase optical materials by ion etching // Journal of Optical Technology. 2006. V. 73. N 11. P. 812–814. doi: 10.1364/JOT.73.000812
8. Lee Ch.-Ch., Wan D.-Sh., Jaing Ch.-Ch., Chu Ch.-W. Making aspherical mirrors by thin-film deposition // Applied Optics. 1993. V. 32. N 28. P. 5535–5540. doi: 10.1364/AO.32.005535
9. Потелов В.В., Сеник Б.Н. Асферизация высокоточных оптических элементов методом вакуумного напыления // Оптический журнал. 2004. Т. 71. № 12. С. 14–19.
10. Dorofeeva E.V., Lobanov P.Yu., Manuilovich I.S., Meshkov M.N., Sidoryuk O.E. Surface relief forming on optical ceramic articles by laser pyrolysis of organosilicon materials // Glass and Ceramics. 2017. V. 73. N 11–12. P. 400–405. doi: 10.1007/s10717-017-9898-z
11. Lubliner J., Nelson J.E. Stressed mirror polishing. 1: A technique for producing nonaxisymmetric mirrors // Applied Optics. 1980. V. 19. N 14. P. 2332–2340. doi: 10.1364/AO.19.002332
12. Nelson J.E., Gabor G., Hunt L.K., Lubliner J., Mast T.S. Stressed mirror polishing. 2: Fabrication of an off-axis section of a paraboloid // Applied Optics. 1980. V. 19. N 14. P. 2341–2352. doi: 10.1364/AO.19.002341
13. Jedamzik R., Kunisch C., Westerhoff Th. ZERODUR® for stress mirror polishing // Proceedings of SPIE. 2011. V. 8126. P. 812606. doi: 10.1117/12.894421
14. Everhart E. Making corrector plates by schmidt's vacuum method // Applied Optics. 1966. V. 5. N 5. P. 713–715. doi: 10.1364/AO.5.000713
15. Li Ch., Lei B., Han Y. The advancement of the high precision stress polishing // Proceedings of SPIE. 2016. V. 9683. P. 96831F. doi: 10.1117/12.2243234
16. Hugot E., Ferrari M., Hadi K., Vola P., Gimenez J.L., Lemaitre G.R., Rabou P., Dohlen K., Puget P., Beuzit J.L., Hubin N. Active optics: stress polishing of toric mirrors for the VLT SPHERE adaptive optics system // Applied Optics. 2009. V. 48. N 15. P. 2932–2941. doi: 10.1364/AO.48.002932
17. Lemaitre G. New procedure for making Schmidt corrector plates // Applied Optics. 1972. V. 11. N 7. P. 1630–1636. doi: 10.1364/AO.11.001630
18. Азарова В.В., Голяев Ю.Д., Савельев И.И. Зеемановские лазерные гироскопы // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 2. С. 171–179.
19. Тихменев Н.В., Закурнаев С.А., Озаренко А.В., Быстрицкий В.С., Мягков С.А., Столяров Р.А., Чечетов К.Е., Коршунов С.Е. Влияние методов обработки и очистки поверхности ситалла СО-115М на прочность оптического контакта // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 4. С. 613–619. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-4-613-619
20. Schreiber H., Bruning J.H. Phase Shifting Interferometry // Optical Shop Testing / ed. by D. Malacara. John Wiley & Sons, Inc., 2007. P. 547–655.
21. Lee H.-H. Finite Element Simulations with ANSYS Workbench 2019. SDC Publications, 2019. 614 p.
22. Hartmann P., Leys A., Carré A., Kerz F., Westerhoff Th. ZERODUR® - Bending strength data for etched surfaces // Proceedings of SPIE. 2014. V. 9151. P. 91512Q. doi: 10.1117/12.2055801
23. Döhring Th., Thomas A., Jedamzik R., Kohlmann H., Hartmann P. Manufacturing of lightweighted ZERODUR® components at SCHOTT // Proceedings of SPIE. 2007. V. 6666. P. 666602. doi: 10.1117/12.733770
24. Ефремов А.А., Законников П.Н., Быков Б.З. Технология обработки оптических деталей / под ред. М.Н. Семибратова. М.: Машиностроение, 1975. 208 с.
25. Collins S.A. Analysis of optical resonators involving focusing elements // Applied Optics. 1964. V. 3. N 11. P. 1263–1275. doi: 10.1364/AO.3.001263


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2020 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика