大型光学的量化要求计量系统在湍流、振动和其他挑战的环境下运行。
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，由于卫星和地面天文、安全和国防应用的增加，对米级光学元件的需求迅速增长。
激光干涉测量技术用于大型光学设备的制造，以验证严格的设计要求是否符合要求。“动态干涉计量学”最近被用于大光学系统的抗振量化。
这些数据被用于管理抛光操作，验证支撑结构的尺寸稳定性，排列镜像段和执行其他关键的计量应用。
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。
先进的计量系统在生产过程中提供质量保证，以帮助新的制造技术。激光干涉测量法是目前应用最广泛的大口径光学器件表面质量检测方法。
激光干涉仪量化从测试光学和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，参考光学以既定的步骤相对于测试表面进行平移，通常是四分之一波长偏移。
每次班次2020欧洲杯下注官网后，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。
在每次抛光迭代后，对测量数据进行比较，直到实现所需的形状。随着光学直径的增大，激光干涉测量法的应用也面临着一些挑战。
振动可以显著影响测量的质量，因为测量时间在几百毫秒量级。其次，为了量化总光学表面，干涉仪需要位于与测试件显著的“对峙”距离，在一些例子中可能是几十米远。
在如此大的空腔内，相位数据会被湍流强烈地扭曲。这种规模的气流控制和隔振系统在功能上可能不切实际，也可能非常昂贵。
在低温和/或极低压力下的实际使用环境中分析天基硬件，将面临进一步的挑战。具有挑战性的条件，加上支撑设备的显著振动，使得传统干涉仪几乎不可能进行这种真实的测试。2020欧洲杯下注官网
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)允许动态干涉仪在缺乏振动隔离的高噪声环境中进行量化。
这大大降低了成本，增加了组织的简单性，并促进了在具有挑战性的环境中进行测试，例如在低温测试中遇到的环境。动力系统还可以在强大的空气流动情况下进行测试。
湍流在数据帧之间产生相对相位误差，使得通过时间测量发现的数据不可用或不准确。这种帧间误差在动态干涉仪中是观察不到的。
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。
大凹面镜测量
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。
镜面的总曲率是在冷却过程中通过旋铸形成的。这大大减少了所需的原材料数量，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了8.4米和6.4米镜面的抛光。(天文台镜子实验室人员提供)。图片信用：4D技术
在实际使用条件下测试空间硬件
验证天基光学系统在部署后的功能是至关重要的，特别是对于超出航天飞机机群功能范围的系统。
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，因此制造商不受耦合测试光学和仪器的限制。
这种自由度促进了干涉仪的测试配置，干涉仪放置在腔室外部(测试光束通过一个窗口进入腔室)或腔室内部(在它自己的压力容器内)。
该技术通常是唯一可行的方法，以经济有效和精确的方式执行这些关键任务的测量。
图3。动态干涉仪通过观察口在真空室中测量测试样品。(礼貌球航空)。图片信用：4D技术
支撑结构的稳定性
詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)计划于2013年进行太空部署，但它面临着几个独特的计量挑战。其中之一是在低温条件下管理主镜支撑结构的尺寸稳定性。
构建了一个具有代表性的测试结构来验证飞行前的稳定性。测试计划需要三周的时间，在低温舱内对扩散的大结构进行几乎恒定的测量。
电子散斑干涉技术(ESPI)，已建立的扩散表面量化技术，选择进行测试。一个动态相移散斑干涉仪被放置在离测试件几米远的测试箱外。
该设备同2020欧洲杯下注官网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勾勒出了试件在低温室中的位置。图4b是动态干涉仪的测试结果。使用这种方法，可以量化数十纳米跨越数百微米的平面外偏转。
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4 b。动态ESPI干涉测量数据的结构。(由美国航空航天局/戈达德)。图片信用：4D技术
镜子段对齐
JWST项目还需要一项技术来确认主镜的分段(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线段的大小而无法捕捉到线段之间的初始不对中。
为此应用了多波长动态干涉仪。该仪器能够测量初始偏差，因为它产生了一个更长的“合成”波长。当分段对齐时，波长被降低以获得额外的分辨率。
验证自适应光学器件
自适应光学现在被用于许多大型望远镜的主要或次要元件，以抵消动态变化的大气因素的影响。自适应系统的驱动器通常是固定在柔性元件后面的压电元件。
为了理解光纤对驱动器波动的模态响应，传感器被用来量化光纤上特定点的运动，这是一个低分辨率、时间密集的解决方案。
由于其有效的采集时间，动态干涉术可以用来成像的光学，而它是被驱动校准和验证驱动器的响应。动态系统演示了整个光学系统的三维响应，提供了控制系统性能的完整图像。
检测非球面光学
非球面光学现在更多地包含在设计中，以提高性能和简化系统的组成。
为了验证具有高度复杂形状的表面的性能，使用计算机生成全息图(CGH)将准直或球面测试光束转换为测量光学所需的非球面波前。
除了湍流和振动的挑战外，CGHs还面临着另外的挑战。测试装置缺乏效率，返回到干涉仪的激光功率不到1%。
为了提供足够的能量来进行动态测量，氦氖激光干涉仪的输出功率为7 - 15毫瓦(传统仪器的输出功率为1 - 2毫瓦)。
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
一系列的技术成就，包括制造和光机械设计，已经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
制作的材料最初创作的迈克Ze欧洲杯足球竞彩cchino从4D技术。
这篇文章的部分内容出现在2008年2月的《激光聚焦世界》，《动态计量完美的反射》。
这些信息已经被来源，审查和改编从4D技术提供的材料。欧洲杯足球竞彩
有关此来源的更多信息，请访问4 d技术。