Измерение мелкомасштабных деформаций волнового фронта светового пучка, охватывающих широкий спектр пространственных частот

Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Никитин Н.В.

Ссылка для цитирования:

Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М., Никитин Н.В. Измерение мелкомасштабных деформаций волнового фронта светового пучка, охватывающих широкий спектр пространственных частот // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 9. С. 37–48. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-09-37-48

Ссылка на англоязычную версию:

Sirazetdinov V.S., Dmitriev I.Yu., Linsky P.M., Nikitin N.V. Measurement of light beam wavefront small-scale deformations, covering a wide range of spatial frequencies [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 9. P. 37–48. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-09-37-48

Аннотация:

Предмет исследования. Мелкомасштабные деформации волнового фронта светового пучка, характеризуемые нанометровым диапазоном амплитуд, обусловленные искажениями пучка оптическими элементами. Цель исследования. Разработка метода измерения мелкомасштабных деформаций волнового фронта светового пучка, характеризуемых широким спектром пространственных частот и нанометровым диапазоном амплитуд. Метод. В основе метода измерения лежат регистрация и обработка по созданной методике распределений интенсивности в поперечном сечении фокусируемого светового пучка. Основные результаты. Вследствие дифракционных явлений и присутствия шума точность измерения мелкомасштабных деформаций волнового фронта по распределению интенсивности фокусируемого светового пучка снижается с увеличением ширины диапазона пространственного спектра деформаций. Найдено допустимое соотношение верхней и нижней границ частотного интервала деформаций, обеспечивающее высокую точность измерения — не более 2,5. При более широком диапазоне пространственного спектра необходимо делить диапазон на несколько частотных интервалов и находить соответствующие каждому интервалу положения плоскостей регистрации распределения интенсивности искаженного пучка. Практическая значимость. Метод отличается простотой технической реализации, характеризуется высокой точностью и низкой чувствительностью к помехам. Результаты измерений позволяют проводить анализ локализации мелкомасштабных деформаций волнового фронта как в координатном, так и в частотном пространстве, что важно для выбора оптимального метода финишной обработки оптической детали.

Ключевые слова:

световой пучок, мелкомасштабные деформации волнового фронта, флуктуации интенсивности, пространственные частоты, широкий спектр

Коды OCIS: 120.0120, 260.0260

Список источников:

Spaeth M. L., Manes K.R., Widmayer C.C., et al. National ignition facility wavefront requirements and optical architecture // Opt. Eng. 2004. V. 43. № 12. P. 2854–2865.
Xie R., Zhao S., Liao D., et al. Numerical simulation and experimental study of surface waviness during full aperture rapid planar polishing // Int. J. Advanced Manufacturing Technol. 2018. V. 97. P. 3273–3282. doi: 10.1007/s00170-018-2175-7.
Murphy P.E., Hall C.E. Considerations in the evaluation and correction of mid-spatial frequency surface features // Proc. SPIE. 2015. V. 9363. P. 96330F-1–96330F-11.
Барышников Н.В., Денисов Д.Г., Карасик В.Е. и др. Высокоточный метод контроля параметров локальных отклонений нанометрового уровня поверхности оптической детали // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 3. С. 54–61.
Уэзерелл У. Оценка качества изображения / Проектирование оптических систем. Под. ред. Шеннона Р., Вайнта Дж. М.: изд. Мир, 1983. C. 178–332.
Youngworth R.N., Stone B.D. Simple estimates for the effects of mid — spatial — frequency surface errors on image quality // Appl. Opt. 2000. V. 39. № 13. P. 2198–2209. doi: 10.1364/AO.39.002198.
Шанин О.И. Адаптивные оптические системы в импульсных мощных лазерных установках. М.: изд. Техносфера, 2012. 200 с.
Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М. и др. Способ определения деформаций волнового фронта светового пучка // Патент РФ № 2680615. 2019.
Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М. и др. Определение деформаций волнового фронта светового пучка, вызванных волнистостью оптических поверхностей // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 5. С. 3–10.
Барышников Н.В., Гладышева Я.В., Денисов Д.Г. и др. Исследование интерференционных методов контроля формы и качества высокоточных поверхностей крупногабаритных оптических деталей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. С. 4–16.
Силин Д.Е., Кожеватов И.Е., Куликова Е.Х. и др. Устройство и характеристики 630-миллиметрового интерферометра фазового сдвига // Приборы и техника эксперимента. 2018. № 3. С. 83–90.
Денисов Д.Г., Барышников Н.В., Гладышева Я.В. и др. Метод аттестационного контроля поверхностных неоднородностей оптических деталей на основе частотного анализа профиля поверхности // Измерительная техника. 2017. № 2. С. 15–19.
Сиразетдинов В.С., Дмитриев И.Ю., Линский П.М. и др. Способ определения мелкомасштабных деформаций волнового фронта светового пучка // Патент РФ № 2830845. 2024.
Калиткин Н.Н. Численные методы. СПб.: изд. БХВ, 2011. 582 с.
Чекаль В.Н. Метод расчета скорости перемещения малоразмерного инструмента при формообразовании прецизионных оптических поверхностей // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 8. С. 50–55.
Malony C., Lormeau J.P., Dumas P. Improving low, mid and high-spatial frecuency errors on advanced aspherical and freeform optics with MRF // Proc. SPIE. 2016. V. 10009. P. 100090R-1–100090R-7.