Опыт применения эталонных зеркал для коррекции аберраций оптической системы интерференционного микроскопа

Фандиенко И.Ю., Вишняков Г.Н., Минаев В.Л., Шумский Е.В.

Ссылка для цитирования:

Фандиенко И.Ю., Вишняков Г.Н., Минаев В.Л., Шумский Е.В. Опыт применения эталонных зеркал для коррекции аберраций оптической системы интерференционного микроскопа // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 10. С. 43–52. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-10-43-52

Fandienko I.Yu., Vishnyakov G.N., Minaev V.L., Shumsky E.V. Experience of using standard mirrors to correct aberrations of the optical system of an interference microscope [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 10. P. 43–52. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-10-43-52

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Метод абсолютной калибровки интерференционного микроскопа с использованием поверхности жидкости в качестве эталонной плоскости. Цель работы. Повышение точности измерений профиля поверхности оптических деталей с помощью интерференционного микроскопа за счёт коррекции аберраций оптической системы с использованием жидкого эталонного зеркала. Метод. Метод двух экспозиций с вычитанием фазовых изображений эталонной поверхности. Сравнение результатов измерений высоты ступеньки с использованием жидкого зеркала в качестве эталонной поверхности с измерениями без устранения аберраций или с коррекцией, но с помощью фазового изображения стеклянного эталонного зеркала. Применялись современные алгоритмы восстановления фазового изображения из серии интерферограмм, полученных в условиях вибраций. Основные результаты. Доказано, что применение жидкого зеркала совместно с алгоритмами восстановления фазы, устойчивыми к вибрациям, позволяет уменьшить относительную погрешность измерений высоты профиля поверхности до 0,5% от номинального значения высоты. Практическая значимость. Предложенная методика абсолютной калибровки интерференционного микроскопа с использованием жидкого зеркала позволяет повысить точность измерений микрорельефа. Это может быть особенно полезно в задачах контроля качества супергладких оптических поверхностей с субнанометровой точностью.

Ключевые слова:

интерференционный микроскоп, жидкое зеркало, интерферометр Линника, метод фазовых шагов, аберрации

Коды OCIS: 120.6650, 220.1000, 120.3180, 120.3930, 120.3940, 120.4290, 120.4630, 180.3170

Список источников:

1. Вишняков Г.Н., Левин Г.Г., Минаев В.Л., Цельмина И.Ю. Интерференционная микроскопия субнанометрового разрешения по глубине. Экспериментальные исследования // Оптика и спектроскопия. 2014. Т. 116. № 1. С. 170–175.
Vishnyakov G.N., Levin G.G., Minaev V.L., Tselmina I.Yu. Interference microscopy with subnanometer depth resolution. Experimental studies // Optics and Spectroscopy. 2014. V. 116. № 1. P. 170–175. DOI: 10.1134/S0030400X14010226
2. Вишняков Г.Н., Левин Г.Г., Минаев В.Л., Цельмина И.Ю. Интерферометр фазового сдвига для контроля плоских и сферических оптических деталей // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 76–82.
Vishnyakov G.N., Levin G.G., Minaev V.L., Tselmina I.Yu. Phase-shifting interferometer for monitoring flat and spherical optical components // Journal of Optical Technology. 2013. V. 80. № 5. P. 316–320. DOI: 10.1364/JOT.80.000316
3. Ketelsen D.A., Anderson D.S. Optical testing with large liquid flats // Proceeding SPIE. 1988. V. 966. P. 365–371. DOI:10.1117/12.948083
4. Brunnagel R., Oehring H., Steiner K. Fizeau interferometer for optical surfaces // Applied Optics. 1968. V. 7. № 2. P. 331–335. DOI: 10.1364/AO.7.000331
5. Vannoni M., Molesini G. Validation of absolute planarity reference plates with liquid mirror // Metrologia. 2005. V. 42. P. 389–393. DOI: 10.1088/0026-1394/42/5/008
6. Hu C., Zheng D., Chen L. Systematic error calibration of vertical dynamic interferometer with sloshing liquid plane // Optics Express. 2024. V. 32. № 13. P. 23070–23083. DOI: 10.1364/OE.528883
7. Wang N., Ma Z., Wang S., Wang Z., Ma J., You J., Bai Y., Wei C., Yuan C. High-precision liquid reference Fizeau interferometry with motionless phase-shifting method and tilt-suppressed calibration method // Optics Express. 2025. V. 33. № 22. P. 46006–46020. DOI:10.1364/OE.573072
8. Yuan Y., Ong S.K., Yin Y., He Y., Qiu J. A novel dynamic interferometric measurement method based on liquid level reference // CIRP Annals-Manufacturing Technology. 2024. V. 73. № 1. P. 397–400. DOI: 10.1016/j.cirp.2024.04.070
9. Powell I., Goulet E. Absolute figure measurements with a liquid-flat reference // Applied Optics. 1998. V. 37. № 13. P. 2579–2588. DOI: 10.1364/AO.37.002579
10. Abbott B.P., Abbott R., Abbott T.D. et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration). Observation of gravitational waves from a binary black hole merger // Physical Review Letters. 2016. V. 116. № 6. P. 061102. DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.061102
11. Schulz G., Schwider J. Precise measurement of planeness // Applied Optics. 1967. V. 6. № 6. P. 1077–1084. DOI: 10.1364/AO.6.001077
12. Malacara D., Servin M., Malacara Z. Interferogram analysis for optical testing. Boca Raton: Taylor & Francis Group, 2005. 546 p.
13. Вишняков Г.Н., Золотаревский С.Ю., Ломакин А.Г., Левин Г.Г. Методы автоматизации обработки интерферограмм фазовых объектов // Метрология. 2008.№ 4. C. 15–25.
Vishnyakov G.N., Zolotarevsky S.Yu., Lomakin A.G., Levin G.G. Methods for automating processing of interferograms of phase objects // Metrology. 2008. № 4. P. 15–25.
14. Liu Q., Wang Y., He J., Ji F. Modified three-step iterative algorithm for phase-shifting interferometry in the presence of vibration // Applied Optics. 2015. V. 54. № 18. P. 5833–5841. DOI: 10.1364/AO.54.005833