DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-09-05-17

УДК: 681.78, 681.7.067.2

The development of complex of measuring and controlling devices and testing equipment for production of large infrared objectives

Vasiliev, V.N., Venzel, V.I., Dmitriev, I.Y., Linskiy, P.M., Semenov, A.A.

For Russian citation (Opticheskii Zhurnal):

Васильев В.Н., Вензель В.И., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Семёнов А.А. Разработка комплекса контрольно-измерительных средств и испытательного оборудования для изготовления крупногабаритных объективов инфракрасного диапазона // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 9. С. 5–17. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-09-05-17

Vasiliev V.N., Venzel V.I., Dmitriev I.Yu., Linskiy P.M., Semenov A.A. The development of complex of measuring and controlling devices and testing equipment for production of large infrared objectives [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 9. P. 5–17. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-09-05-17

For citation (Journal of Optical Technology):

Abstract:

Subject of research. Methodological and technological means, measuring systems and test benches used for the production of large infrared objectives for modern optoelectronic devices. Research objective. Creation of a complex of measuring, controlling and testing equipment for the production of large infrared objectives with diameter up to 500 mm for modern high-resolution optoelectronic equipment for observations from space. Method. Interferometric methods of control of wavefront, optical homogeneity, alignment of two- and three-component optical systems, collimatoric methods of control of main characteristics of objectives and optoelectronic devices based on them in normal and operating conditions. Main results. A technological complex of measuring, controlling and testing equipment for the production of large (with diameter up to 500 mm) infrared objectives for systems for observations from space in 2.5–4 µm spectral range is created, that includes a control system for optical homogeneity of infrared materials with diameter up to 500 mm, a system of interferometric control of form of spherical and aspherical surfaces, a control system for large (up to 500 mm) flat surfaces, means and devices for centering spherical and aspherical surfaces of mirrors and lenses in mounts, complexes of alignment of optical systems with aspherical surfaces, complexes for control of characteristics of large infrared objectives in normal conditions and at operating temperatures and pressure close to the operating conditions. Practical significance. Mastering of the serial production of large catoptric, dioptric and catadioptric infrared objectives.

Keywords:

large infrared objectives, interferometric control, alignment of objectives, light scattering, measuring systems, testing systems

OCIS codes: 220.0220

References:

1. Ган М.А., Котов В.В., Устинов С.И. Безиммерсионный метод контроля однородности крупногабаритных заготовок оптических материалов // VI Междунар. конф. «Прикладная оптика – 2004». Сб. тр. СПб, 2004. Т. 3. С. 190.

Gan M.A., Kotov V.V., Ustinov S.I. An immersion-free method for controlling the uniformity of large-sized blanks of optical materials [in Russian] // VI Intern. Conf. "Applied Optics – 2004". Collection of works. St. Petersburg, 2004. V. 3. P. 190.

2. Абдулкадыров М.А., Белоусов С.П., Семёнов А.П. и др. Интерференционный метод контроля неоднородности оптических стекол // Оптический журнал. 1997. Т. 64. № 12. С. 96–97.

Abdulkadyrov M.A., Belousov S.P., Semenov A.P., et al. Interference method for controlling the heterogeneity of optical glasses // J. Opt. Technol. 1997. V. 64. № 12.

3. Кирилловский В.К., Трухин М.М., Фролов Д.Н. Интерферометрический контроль качества деталей объективов // Науч.-техн. вест. инф. технол., механики и оптики. 2007. Т. 43. С. 27–37.

Kirillovsky V.K., Trukhin M.M., Frolov D.N. Interferometric quality control of lens parts [in Russian] // Sci. Tech. J. Inf. Technol. Mech. Opt. 2007. V. 43. P. 27–37.

4. Гурин Н.А., Никаноров Н.Ю. Контроль асферических поверхностей // Интэрэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 9. № 2. С. 126–129.

Gurin N.A., Nikanorov N.Yu. Control of aspherical surfaces [in Russian] // Interexpo Geo-Siberia. 2017. V. 9. № 2. P. 126–129.

5. Васильев В.Н., Мирошников М.М. Оптика России и научная школа ГОИ (история, состояние, перспективы) // Оптический журнал. Т. 69. № 5. 2002. С. 97–104.

Vasiliev V.N., Miroshnikov M.M. Optics in Russia and the scientific school of the State Optical Institute (history, status, and prospects) // J. Opt. Technol. 2002. V. 69. Iss. 10. P. 783. doi: 10.1364/JOT.69.000783.

6. Дмитриев И.Ю., Мирзоева Л.А., Воронич В.Б. и др. Стенд для исследования объективов в условиях криогенных температур // Оптический журнал. 1998. Т. 65. № 12. С. 102–105.

Dmitriev I.Yu., Mirzoeva L.A., Voronich V.B., et al. Bench for investigation of lenses at cryogenic temperatures // J. Opt. Technol. 1998. № 12. V. 65.

7. Оптический институт в Сосновом Бору. г. Сосновый Бор. СО ЛО СФК. 1999. 312 с.

Optical Institute in Sosnovy Bor [in Russian]. Sosnovy Bor. SO LO SFK. 1999. 312 p.

8. Мирошников М.М. Научно-испытательный комплекс ГОИ // Оптический журнал. 1994. Т. 61. № 11. С. 5–12.

Miroshnikov M.M. Scientific testing complex of SOI // J. Opt. Technol. 1994. V. 61. № 11.

9. Мирошников М.М., Захаренков В.Ф., Мирзоева Л.А. и др. Роль ГОИ им. С.И. Вавилова в создании бортовой аппаратуры обнаружения космического эшелона системы предупреждения о ракетном нападении // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 10. С. 7–12.

Miroshnikov M.M., Zakharenkov V.F., Mirzoeva L.A., et al. The role of the Vavilov State Optical Institute in the creation of the on-board detection apparatus of the space echelon of an antimissile system // J. Opt. Technol. 2007. V. 74. Iss. 10. P. 650–654. doi: 10.1364/JOT.74.000650.

10. Ган М.А., Устинов С.И. Юстировка оптических систем на основе функции рассеяния линии // Оптико-механическая промышленность. 1994. № 8. С. 26–30.

Gan M.A., Ustinov S.I. Adjustment of optical systems based on the line scattering function [in Russian] // Optical and Mechanical Industry. 1994. № 8. P. 26–30.

11. Лукин А.В. Технологии формообразования и методы лазерно-голографического контроля оптических асферических поверхностей в Государственном институте прикладной оптики. Обзор // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 3. С. 95–114. doi: 10.17586/1023-5086-2024-91-03-95-114.

Lukin A.V. Shaping technologies and methods of laser-holographic control of the optical aspherical surfaces at the State Institute of Applied Optics: A review // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. Iss. 3. Р. 191–202. doi: 10.1364/JOT.91.000191.

12. Электронный ресурс URL: https://armstrongoptical.co.uk/iris-x-series-iris-q-series-range-of-ir-interferometers/ (Armstrong optical/ IRIS X-Series & IRIS Q-Series Range of IR Interferometers).

Electronic resource URL: https://armstrongoptical.co.uk/iris-x-series-iris-q-series-range-of-ir-interferometers/ (Armstrong optical/ IRIS X-Series & IRIS Q-Series Range of IR Interferometers).

13. Вензель В.И., Горелов А.В. Интерферометры среднего и дальнего инфракрасного диапазона спектра ИКИ-3,5 и ИКИ-10 // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 11. С. 47–49.

Venzel V.I., Gorelov A.V. Interferometers of the middle and far infrared spectrum range IKI-3.5 and IKI-10 // J. Opt. Technol. 2008. V. 75. № 11. P. 725–727. doi: 10.1364/JOT.75.000725.

14. Вензель В.И., Милорадов А.Б. Инфракрасный интерферометр // Патент РФ № RU182727U1. Бюл. 2018. № 25.

Venzel V.I., Miloradov A.B. Infrared interferometer // RF Patent № RU182727U1. Bull. 2018. № 25.

15. Вензель В.И., Горелов А.В., Егорова Е.С. и др. Контроль оптической однородности материалов для инфракрасной области спектра // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 9. С. 88–94.

Venzel’ V.I., Gorelov A.V., Egorova E.S., et al. Monitoring the optical homogeneity of materials for the IR region // J. Opt. Technol. 2014. V. 81. № 9. Р. 551–555. doi: 10.1364/JOT.81.000551.

16. Вензель В.И., Мигель Л.И., Семёнов А.А. Установка для контроля однородности показателя преломления ИК материалов // Электронный научно-технический журнал «Контенант». 2021. Т. 3. № 2. С. 12–25.

Venzel V.I., Miguel L.I., Semenov A.A. Installation for monitoring the homogeneity of the refractive index of IR materials // Electronic Scientific and Technical J. "Contenant". 2021. V. 3. № 2. P. 12–25.

17. Вензель В.И., Семёнов А.А., Соломин С.О. Прогнозирование влияния оптической однородности материалов на качество изображения многолинзовых оптических систем // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 8. С. 95–106. doi: 10.17586/1023-5086-2025-92-08-95-106.

Venzel V.I., Semenov A.A., Solomin S.O. Prediction of the influence of optical homogeneity of materials on the image quality of multi-lens optical systems // J. Opt. Technol. 2025. V. 92. № 8. doi: 10.1364/JOT.92.000000.

18. Вензель В.И., Горелов А.В., Гридин А.С. Интерферометрический способ юстировки двухзеркальных объективов с асферическими элементами // Патент РФ № RU2561018C1. Бюл. 2015. № 23.

Venzel V.I., Gorelov A.V., Gridin A.S. Interferometric method for adjusting two-mirror lenses with aspherical elements // RF Patent № RU2561018C1. Bull. 2015. № 23.

19. Вензель В.И., Семёнов А.А. Интерферометрический способ юстировки трехкомпонентных объективов // Патент РФ № RU2776692C1. Бюл. 2022. № 21.

Venzel V.I., Semenov A.A. Interferometric method for adjusting three-component objectives // RF Patent № RU2776692C1. Bull. 2022. № 21.

20. Вензель В.И., Данилов М.Ф., Савельева А.А. и др. Границы применимости методов сборки и юстировки осесимметричных двухзеркальных объективов с асферическими зеркалами // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 4. С. 22–31. doi: 10.17586/1023-5086-2019-86-04-22-31.

Venzel’ V.I., Danilov M.F., Savеl’eva A.A., et al. Applicability limits of methods for assembling and adjusting axisymmetric two-mirror objectives with aspheric mirrors // J. Opt. Technol. 2019. V. 86. Iss. 4. P. 213–221. doi: 10.1364/JOT.86.000213.

21. Вензель В.И., Дмитриев И.Ю., Семёнов А.А. и др. Технология создания светосильного четырехзеркального объектива с асферическими зеркалами// Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 1. С. 26–36. doi: 10.17586/1023-5086-2023-90-01-26-36.

Venzel’ V.I., Dmitriev I.Yu., Murav’eva E.S., et al. Technology for developing a high-aperture four-mirror lens with aspherical mirrors // J. Opt. Technol. 2023. V. 90. Iss. 1. P. 14–19. doi: 10.1364/JOT.90.000014.

22. Вензель В.И., Дмитриев И.Ю., Семёнов А.А. и др. Технология создания линзового объектива для инфракрасной области спектра из оптических кристаллов // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 82–94. doi: 10.17586/1023-5086-2024-91-09-82-94.

Venzel V.I., Dmitriev I.Yu., Semenov A.A.,et al. Technology for developing a large-sized lens from optical crystals for the infrared spectral range // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. Iss. 9. P. 626–633. doi: 10.1364/JOT.91.000626.

23. Вензель В.И., Семёнов А.А. Сборка и юстировка двухзеркального внеосевого инфракрасного объектива // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 5. С. 82–89. doi: 10.17586/1023-5086-2021-88-05-82-89.

Venzel V.I., Semenov A.A. Adjustment of a catadioptric objective with an eccentric pupil for the infrared spectral range // J. Opt. Technol. 2021. V. 88. Iss. 5. P. 286–291. doi: 10.1364/JOT.88.000286.

24. Азаров С.А., Вензель В.И., Либик Ю.М. и др. Технология изготовления крупногабаритных линз с асферической поверхностью // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 73–81. doi: 10.17586/1023-5086-2024-91-09-73-81.

Azarov S.A., Venzel’ V.I., Libik Yu.M., et al. Manufacturing technology for large aspheric lenses // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. Iss. 9. P. 621–625. doi: 10.1364/JOT.91.000621.

25. ГОСТ Р 8.744-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Оптика и фотоника. Интерференционные измерения оптических элементов и систем. Часть 3. Калибровка и аттестация интерферометров, методика измерений оптических волновых фронтов.

ISO/TR 14999-3:2005 Optics and photonics — Interferometric measurement of optical elements and optical systems. Part 3: Calibration and validation of interferometric test equipment and measurements.

26. Полещук А.Г., Маточкин А.Е. Лазерные методы контроля асферической оптики // Фотоника. 2011. № 2. С. 38–44.

Poleshuk A.G., Matochkin A.E. Methods of aspherical optics laser control [in Russian] // J. Photonics Russia. 2011. № 2. P. 38–44.

27. Никаноров Н.Ю., Артемов А.Д. Комбинированный метод центрирования линз из непрозрачных материалов в видимой области спектра // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2019. С. 269–278.

Nikanorov N.Y., Artemov A.D. Combined centering methods made of opaque materials [in Russian] // Interexpo Geo Siberia. 2019. P. 269–278.

28. Вензель В.И., Семёнов А.А. Центрировочная труба ИК диапазона // Прикладная оптика 2020. Тр. конф. Т. 2. С. 68.

Venzel V.I., Semenov A.A. IR range centering tube [in Russian] // Appl. Opt. 2020. Conf. Proc. V. 2. P. 68.

29. Вензель В.И., Семёнов А.А., Синельников М.И. Интерференционный способ определения положения оси асферической поверхности и устройство для его осуществления // Патент РФ № RU2658106C1. Бюл. 2018. № 17.

Venzel V.I., Semenov A.A., Sinelnikov M.I. Interference method for determining the position of the axis of an aspherical surface and a device for its implementation // RF Patent № RU2658106C1. Bull. 2018. № 17.

30. Вензель В.И., Семёнов А.А. Интерферометрическое устройство для центрировки асферических оптических элементов в оправах // Патент РФ № RU186481U1. Бюл. 2019. № 3.

Venzel V.I., Semenov A.A. Interferometric device for centering aspherical optical elements in frames // RF Patent № RU186481U1. Bull. 2019. № 3.

31. Вензель В.И., Семёнов А.А. Устройство для центрировки асферических элементов с асферическими поверхностями в оправах // Патент РФ № RU201539U1. Бюл. 2020. № 36.

Venzel V.I., Semenov A.A. Device for centering aspherical elements with aspherical surfaces in frames // RF Patent № RU201539U1. Bull. 2020. № 36.

32. Дмитриев И.Ю., Завацкая А.В., Линский П.М. и др. Внеосевой охлаждаемый коллиматор с апертурой 600 мм в составе термовакуумного испытательного стенда // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 9. С. 40–52. doi: 10.17586/1023-5086-2024-91-09-40-52.

Dmitriev I.Yu., Zavatskaya A.V., Linsky P.M., et al. Off-axial cooled collimator with a 600-mm aperture for a thermovacuum test facility // J. Opt. Technol. 2024. V. 91. Iss. 9. P. 601–608. doi: 10.1364/JOT.91.000601.

33. Довгилов Н.Л., Морозова С.П., Алексеев С.В. и др. Вакуумная широкоапертурная модель чёрного тела в диапазоне температур 223,15–423,15 K для радиометрической калибровки оптико-электронной аппаратуры наблюдения Земли // Измерительная техника. 2023. № 8. C. 60–66. doi: 10.32446/0368-1025it.2023-8-60-66.

Dovgilov N.L., Morozova S.P., Alekseev S.V., et al. Vacuum large-aperture blackbody model in the temperature range 223.15–423.15 K for radiometric calibration of optoelectronic equipment for Earth observation [in Russian] // Izmeritel`naya Tekhnika. 2023. № 8. P. 60–66. doi: 10.32446/0368-1025it.2023-8-60-66.