Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф. «Новые возможности лазерно-голографического контроля процессов сборки и юстировки крупноформатных составных зеркал телескопов» Оптический журнал, 89, № 10, с. 80-94 (2022)

Предмет исследования. Предложены новые оригинальные варианты осуществления интерферометрического контроля крупноформатных асферических составных главных зеркал телескопов на всех этапах их создания (сборка, юстировка и аттестация). Цель работы – представление и обоснование новых технических решений интерферометрического контроля формы поверхности крупноформатных вогнутых асферических составных главных зеркал телескопов. Метод. В основу всех предложенных контрольных схем положено использование отражательного оптического компенсатора в виде осевого синтезированного голограммного оптического элемента или зеркальной выпуклой асферической поверхности вращения. Реализуется квазиавтоколлимационный ход лучей, при котором оптический компенсатор осуществляет обращение фронта объектной волны, причём здесь он не принимает непосредственного участия в формировании изображения контролируемой поверхности в плоскости регистрации интерференционных и теневых картин, в которых тем самым исключаются значительные дисторсиоподобные искажения. Основные результаты. Представлены расчётные значения основных параметров квазиавтоколлимационных схем контроля формы вогнутых асферических составных главных зеркал четырёх известных в мире телескопов: «Миллиметрон» – диаметр 10 м, «James Webb Space Telescope» – диаметр 6,5 м, «Extremely Large Telescope» (ELT) – диаметр 39,3 м, а также отложенного проекта Европейской южной обсерватории «Overwhelmingly Large Telescope» (OLT) – диаметр 100 м. Показано, что использование в объектной ветви интерферометра «цепочки» (каскада) таких соосных оптических компенсаторов практически полностью снимает ограничения на размер, асферичность и крутизну асферических составных главных зеркал телескопов. При этом придание рабочей поверхности подложки голограммного компенсатора конической формы позволяет существенно снизить его максимальную пространственную частоту. Расчёты выполнены на основе использования пакетов прикладных программ «Mathcad» и «Zemax». На начальных этапах сборки асферических составных главных зеркал предложено использовать традиционные лазерно-голографические контрольные схемы с неавтоколлимационным ходом лучей в объектной ветви и без обращения волнового фронта в ней. Здесь можно воспользоваться и методами лазерно-голографического «оконтуривания». Практическая значимость. Предложенные в данной работе новые оригинальные идеи, методы и схемные технические решения на основе обращения волнового фронта, осуществляемого отражательным оптическим компенсатором, а также цепочкой (каскадом) таких компенсаторов, открывают реальную возможность оперативного технологического и аттестационного контроля с интерферометрической точностью формы асферических составных главных зеркал любого из известных проектируемых и создаваемых в настоящее время оптических телескопов как наземного, так и космического базирования. В частности, имеется реальная возможность обеспечить полномасштабный интерферометрический контроль формы первоначально задуманного академиком Н.С. Кардашевым асферического составного главного зеркала «Миллиметрон» диаметром 12 м. Однако особую значимость, безусловно, имеет реализация этих возможностей в условиях космического базирования телескопа.