ГОСТ Р 8.744-2011/ISO/TR 14999-3:2005 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Оптика и фотоника. Интерференционные измерения оптических элементов и систем. Часть 3. Калибровка и аттестация интерферометров, методика измерений оптических волновых фронтов

     4.2 Принцип

Используемые при измерениях формы волновых фронтов двухлучевые интерферометры всегда определяют разность между погрешностями измерения волнового фронта контролируемого объекта и погрешностями волнового фронта самого интерферометра, которые не могут быть отделены друг от друга путем однократного измерения. Например, погрешности интерферометра включают погрешности эталонной поверхности, погрешности пропускающей сферической поверхности или компенсирующих оптических элементов. Для определения погрешностей контролируемого образца используются так называемые вторичные эталоны (reference standards) или методы "абсолютных испытаний" (absolute tests). Однако для практического применения существуют и другие хорошо известные процедуры. Одна из них, не требующая применения дополнительных оптических элементов, называется методом "трех положений" [1] и используется при испытаниях сфер. Однако для объектов других типов (например, плоскостей, выпуклых сфер, пропускающих оптических, в том числе асферических элементов) нет простых, недорогих, доступных процедур выполнения "абсолютного контроля".

"Квазиабсолютный контроль" по определению невращательно-симметричных погрешностей волнового фронта может базироваться на измерениях контролируемого объекта под различными углами его поворота (см. рисунок 1), и тогда погрешность определяется по формуле

,                                         (1)

где - вращательно-симметричная составляющая;

- невращательно-симметричная составляющая.

Соотношение между погрешностью поверхности и измеренной погрешностью волнового фронта описывается выражением .

Если погрешность интерферометра также разделить на вращательно-симметричную и невращательно-симметричную составляющие, то погрешность измерений формы волнового фронта представится в виде

                                                        (2)

В [2-4] показано, что вращение волнового фронта с фиксацией в (где ) эквидистантно расположенных положениях ( - интервал между ними) с последующим усреднением данных сводит к нулю все невращательно-симметричные составляющие за исключением тех, порядок которых равен , где = 1, 2... .

Это может быть использовано для выделения невращательно-симметричных погрешностей контролируемого образца путем выполнения измерений в положениях с усреднением результатов. Математически это записывается в виде , = 1, ..., :

1 - погрешность поверхности S(r, ); 2 - идеальная поверхность; 3 - линза; 4 - плоская волна на выходе интерферометра

     
Рисунок 1 - Оптическая схема интерференционного эксперимента по контролю выпуклой отражающей поверхности

     

 ;                                                   (3)

и т.д.

После усреднения полученных результатов с целью исключения (или, по крайней мере, значительного уменьшения) невращательно-симметричных составляющих (за исключением имеющих порядок ) получаем:

.                                         (4)

Таким образом,

,                                             (5)