大型光学的量化需要在湍流，振动和额外挑战的背景下运行的计量系统。
图1。大型光学器件的测量，例如大双筒望远镜天文台的8米主镜，需要测量系统，尽管尽管振动，湍流等挑战也可以起作用。（礼貌R. Bertram和LBTO）。图片信用：4D技术
介绍
近年来，对仪表级光学元件的需求迅速发展，由卫星和地面天文学和安全和防御应用增加。
激光干涉测量用于大型光学器件的制造，以验证遵守严格的设计要求。最近已经利用了“动态干涉测量”用于大型光学的抗振动量化。
这些数据用于管理抛光作业、验证支撑结构的尺寸稳定性、对齐镜面片段以及执行其他重要的计量应用。
仪表类计量要求
“米类”表示各种望远镜，光学部件的直径大于一米，通常通过可见光谱在红外线内运行。次级和初级光学器件可以是单片玻璃结构，或者可以包括可以主动对准的几个元件。
镜子的尺寸仅限于当前的制造技术。目前，在十几个望远镜上使用大于8米的主要镜子运行，并且正在开发许多复杂的项目。
先进的计量系统已在此过程中提供质量保证，以协助新的制造技术。激光干涉测量是用于验证大型光学器件的表面质量的最广泛的方法。
激光干涉仪量化了从测试光学和从高质量参考光学反射的光束之间的相位差。在一个标准的，“时间”激光干涉仪中，参考光学在确定的步骤中相对于测试表面进行平移，通常是四分之一波长的位移。
每次班次app亚博体育后，设备会收集一系列相位数据。可以从该相位数据建立光路径差（OPD），并且可以提取表面形状。
在每个抛光迭代之后，比较测量数据，直到实现所需的形状。几种挑战使得使用激光干涉测量法随着光学直径的发展而更加复杂。
振动可以显著影响测量的质量，因为测量时间在数百毫秒的量级。其次，为了量化总的光学表面，干涉仪需要位于一个显著的“距离”测试件，在一些例子可以几十米远。
在如此大的空腔内，湍流会使相位数据严重失真。这种规模的气流控制和隔振系统可能在功能上不切实际或非常昂贵。
在实际使用环境中，在低温和/或极低压力下分析天基硬件时，进一步的挑战出现了。这种具有挑战性的条件，以及支撑设备的显著振动，使得传统干涉仪几乎不可能在现实世界中进行这样的测试。app亚博体育
非传统部件，例如非非球面光学或可适形镜子，由许多现代设计依赖于此。在表征这些新组件时，为计量系统创建了另一个挑战。
动态干涉法
与时间干涉仪不同，“动态干涉仪”立即收集所有相位数据，这些时间表会收集超过数百毫秒的阶段数据帧。
有效的采集时间（通常是几微秒）允许动态干涉器在缺乏振动隔离的高噪声周围环境中量化。
这大大降低了成本并提高了组织的简单性，并促进了在挑战环境中的测试，例如在低温测试中遇到的环境。动态系统可以另外在存在强大的空气运动的情况下进行测试。
湍流在数据帧之间产生相对相位误差，使得通过不可用或不准确的时间测量发现的数据。在动态干涉仪中未观察到该帧到帧错误。
平均多动态测量否定湍流的影响，仅留下测量信息中的光学器件的形状。
测量大型凹面镜
望远镜镜制造商，例如管道观测台镜实验室，具有制定的方法，用于产生直径大于8米的轻质镜。
通过冷却期间通过旋铸形成镜子的一般曲率。这显着降低所需原料的数量以及所需的抛光量。
干涉仪应位于镜子上方的几个故事中，以便测量大，凹面镜。
我们测量的路径长度通常为20米，单通。甚至在孤立的测试塔中测量中间的夜晚，振动，振动和湍流限制了时间干涉仪的准确性。通过我们的动态系统，我们几乎免受振动，我们可以快速获得足够的测量来平均湍流的影响。它节省了大量时间并为我们提供更准确的数据。
Buddy Martin，项目科学家，Steward Labs
图2。动态干涉测量数据指导8.4米和6.4米镜的抛光。(Courtesy Steward Observatory Mirror Lab)。图片信用：4D技术
在实际使用条件下测试空间硬件
它是至关重要的验证能力的天基光学功能，以规格后部署，特别是旨在功能超出航天飞机舰队的系统。
验证光学系统的最成功方法是通过在低压和/或低温温度下测试它们。Cryo-Vac测试发生在压力容器内部，这是由于泵的振动而非常嘈杂的设置。
由于空间限制，将计量系统耦合到测试样品并从振动隔离它们是挑战。当测试配置需要长测量路径时，证明是不可能的。
由于动态干涉测量不受振动的影响，制造商摆脱了测试光学和仪器耦合的限制。
这种自由促进了测试配置，即干涉仪被放置在室外(测试光束通过一个窗口进入室内)或室内(在其自己的压力容器内)。
该技术频繁是以经济效益和精确的方式执行这些关键态度测量的唯一可行方式。
图3。动态干涉仪通过视图端口测量真空室中的测试样品。（礼貌的球航空航天）。图片信用：4D技术
支撑结构的稳定性
詹姆斯韦布太空望远镜（JWST）突出了几项独特的计量挑战，计划于2013年进行空间部署。其中一个是要求通过时间和低温温度管理主镜子的支撑结构的尺寸稳定性。
构建代表性测试结构以在飞行前验证稳定性。测试时间表需要三周几乎恒定测量的漫反射，低温室内的大结构。
电子散斑干涉法(ESPI)，一种建立的定量漫反射表面的技术，被选择为测试。一个动态相移散斑干涉仪定位几米从试验品，在测试室外面。
该设备同app亚博体育时收集整个结构上的所有相位数据，用于单个激光脉冲（9 ns）。
图4A概述了低温室内测试物品的位置。图4B显示了动态干涉仪的测试结果。使用该方法，可以量化数百微米的数十纳米外平面偏转。
图4。James Webb太空望远镜的支撑结构经历了低温测试的尺寸稳定性。（Courtesy Northrop Grumman Atk Space Systems）。图片信用：4D技术
图4B。动态ESPI干涉测量结构的测量数据。（礼貌NASA / GODDARD）。图片信用：4D技术
镜像段对齐
JWST项目还需要一种技术来确认主反射镜的部分，在发射时折叠，在部署期间将符合亚波长公差。传统干涉仪的测量范围由于其尺寸的原因而无法捕捉到段与段之间的初始不对准。
用于本申请的多波长动态干涉仪。该仪器能够测量初始错位，因为它产生更扩展的合成'波长。当段被操纵到对准时，波长被逐步下降以进行额外的分辨率。
验证自适应光学器件
自适应光学器件现在用于许多大望远镜的主要或二次元素，以否定动态变化的大气因素的影响。自适应系统的执行器通常是压电元件，固定在柔性部件的背面。
为了理解光学器件的模态响应在致动器中波动，已经利用传感器在光学，低分辨率，时间密集型解决方案上量化特定点的运动。
由于其有效的采集时间，可以采用动态干涉测量来在被致动以进行校准并验证执行器的响应时将光学器件图像进行图像。动态系统演示了完整光学器件的3D响应，提供了控制系统性能的完整形象。
测试非球面光学
非球面光学现在更经常地包含在设计中，以提高性能和简化系统的组成。
为了验证具有高度复杂的形状的表面的性能，使用计算机生成的全息图（CGH）来将准直或球面测试梁改变为测量光学器件所需的非球面波正面。
除了湍流和振动的挑战外，CGHs还面临着另一个挑战。测试设置缺乏效率，返回到干涉仪的激光功率小于1%。
为了提供足够的功率来实现测量，动态，氦氖激光干涉仪已经用7至15毫瓦输出产生（与传统仪器的1至2毫瓦相比）。
这些系统通常提供光束比控制，以平衡参考和测试光束并增强对比度和测量质量。
结论
在制造和光机械设计方面的一系列技术成就导致了天文学的进步。
动态干涉测量一直是制作现代一代空间和地面望远镜的贡献者，并将继续成为目前发展项目的能力技术。
致谢
制作材料最初由Mike Ze亚博网站下载cchino从4D技术。
本文的部分出现为动态计量完美反射，激光重点世界，2008年2月。
这些信息是由4D技术提供的材料来源、审查和改编的。亚博网站下载
欲了解更多信息，请访问4 d技术。