Was für ein Interferometer habe ich da erfunden?

Hallo Allerseits,

ich wollte am Wochenende eigentlich ein Twyman-Green Interferometer bauen.

Das in meinem Fall so aussieht:

Als Referenzsphäre nutzte ich eine Konkavlinse aus einem alten 50 mm Fotoobjektiv, 210 mm Radius (ROC).

Sie ist am Ende des Plastikrohres angebracht (unter dem Klebeband) und das Rohr kann auf dem Alurohr aufgeschoben werden.

Die Sphäre ist allerdings unverspiegelt, so dass es nicht so einfach ist, einen belegten Spiegel - wie in meinem Fall - zu prüfen. Ich habe daher ein Baader ND-09 Graufilter in Richtung des zu testenden Spiegels zwischen geschaltet. Die Baader Filter verwenden ja planoptisch poliertes Glas, das wird noch von Bedeutung sein.

Der unpolarisierende Strahlteilerwürfel hat eine Kantenlänge von 15 mm und der Laser ist ein DPSS Grün Laser 532 nm.

Ein Feld- Wald- und -Wiesenlaser also. Ob man eine rote Laserdiode ohne Optik einsetzen kann, weiß ich nicht.

Da könnte die Kohärenzlänge Probleme machen. Ein Twyman-Green ist ja ein LUPI ("Laser Unequal Path Interferometer"), d.h. die Kohärenz muss auf einer Länge von 2x Krümmungsradius des Prüfspiegels erhalten bleiben (5,6 m)

Diesem Laser habe ich direkt am Auslass eine Bikonvexlinse mit 8 mm Brennweite zur Strahlaufweitung vorgeschaltet (einfach mit einem gelochten Klebeband "vorgebappt").

Die Kamera ist eine ASI 120mm mit - wahlweise - einem 16 mm oder 25mm Objektiv (C-Mount "CCTV-Lens"). Da habe ich noch ein Graufilter ND1.8 vorgeschaltet, weil der Laser so hell ist.

Damit konnte ich auch schöne Interferogramme erzeugen, wie z.B. dieses:

Man erkennt den ausgeleuchteten Bereich - sagen wir mal "Teich" - in dem der Spiegel schwimmt.

Links sind noch einige Reflexe, die ich gleich besprechen werde, und die man aus dem Bild heraushalten muss.

Dann sucht man den Punkt, der kringelhaft aufleuchtet und steuert auf den zu. Im Fokus kann man dann durch leichtes verschieben die gewünschten I-Gramme erzeugen.

Nun erkennt man, dass das Interferometer schräg angeordnet ist. Das hat damit zu tun, dass der Strahlteiler unvergütet ist. Dadurch entstehen starke Reflexe innerhalb des Würfels, die auch miteinander interferieren und die von kerzengeraden dunklen Linien durchzogen sind (vermutlich interferieren die Reflexe der Vorder- und Rücksite des Würfels miteinander). Damit diese starken Reflexe nicht das Bild stören, musste ich den Strahlteilerwürfel verdrehen, ca. 10 Grad. Zusätzlich wurde auch noch das ganze Interferometer verdreht, so dass es in Bezug zur optischen Achse des Prüfspiegels um ca. 20 Grad verdreht ist.

Damit erhalte ich leider ein astibehaftetes Interferometer. Aber ein Bath ist ja auch nicht Asti-frei.

Würde man das Graufilter aus dickerem Glas machen und gegensätzlich verdrehen kann man evtl. dieses Problem weg bekommen.

Aber das beste kommt jetzt: die Reflexion des ND09 Graufilters, die ich im Kamerabild sehen konnte, erzeugt auch einen "Teich"!

Den habe ich zunächst durch verdrehen des Graufilters aus dem Bild gelenkt.

Aus Neugier habe ich dann aber gedacht: kann der Spiegel da auch mit interferieren?

Also habe ich das Rohr mit der Referenzsphäre einfach abgezogen (und mit Klebeband verschlossen).

Und den Reflex in die Mitte des Gesichtsfeldes gedreht. Und siehe da, auch hier erscheint ein kleiner Zentralkringel, auf den man zusteuern kann (durch vor- oder Zurückschieben des Interferometers).

Zuletzt erhielt ich genau so gute I-Gramme wie mit Referenzsphäre!

Interessant ist auch, dass der Teich groß genug ist für ein 12 Zoll F4,5, wobei der jetzige Spiegel ein 9,25 Zoll F5,9 ist. Da ist also noch Reserve.

Beide Versionen erzeugen ähnlichen Asti, der um 0,2 Waves liegt und den Strehl eines Einzel I-Gramms auf ca. 0.8 herabzieht in dem Beispiel mit dem F5.9 Spiegel. Das sind schon große Werte und man muss in jedem Fall alle 4 Richtungen ausmessen: 0°, 90°, 180° und 270°. Damit sich das gut wegkompensiert.

Die sphärische Konstante des Spiegels kommt übrigens richtig heraus, das habe im durch Vergleich mit dem PDI geprüft.

Bei einem unverspiegelten Prüfling würde man dann ein Planglas verwenden (z.B. Infrarot-UV-Filter oder so..).

Mit der Entspiegelung muss man dann mal sehen, ob man die ab poliert. Ich hab leider keinen unbelegten Prüfling mit dem ich das testen könnte.

Was ist das nun für ein Interferometer? Ich würde sagen, es ist immer noch ein Twyman-Green, aber es arbeitet mit einer Planfläche.

Und es ist wohl ein Interferometer, das auf der Achse messen kann.

Also würde ich es Plan-Interferometer nennen wollen.

Dieses Interferometer besteht (optisch) nur aus einem Lasermodul, einer Aufweitungslinse, einem Strahlteiler und einem Graufilter bzw. Planglas wenn der Prüfling unverspiegelt ist.

Was haltet Ihr von der Sache?

klare Grüße

John

P.S.: zur Vermeidung der Verdrehung und der Störreflexe könnte ich den Strahlteilerwürfel entfernen und durch eine Planplatte ersetzen.

Ich denke ich nehme dazu mein Graufilter ND1.8. Damit bekäme ich vielleicht ein Asti-freies Interferometer hin. Über die Ergebnisse werde ich berichten.

Hallo Holger,

hmm, ein Fizeau hat doch immer irgendwo eine Kollimationslinse, oder was ist jetzt das kennzeichnende Merkmal eines Fizeau-Interferometers?

Wann ist ein Interferometer ein Fizeau und wann nicht? Jedenfalls habe ich eine solch simple Anordnung noch nie gesehen:

besten Gruß

John

Hi Holger,

Du hattest Recht, der Fokus liegt tatsächlich zwischen Graufilter und Spiegel, etwa 6 cm vor dem Würfel und 3 cm vor dem Graufilter.

Demnach müsste die Zeichnung dann so aussehen:

ist das plausibler?

Ansonsten muss die Referenz-Planplatte ja gar nicht unbedingt zwischen Strahlteiler und Spiegel liegen, genauso gut wird es funktionieren, wenn ich sie dem Laser gegenüber auf der anderen Seite des Strahlteilerwürfels positioniere (und zwar beliebig dicht an dem Würfel). Der entscheidende Unterschied zum Twyman-Green wäre dann nur, dass es keine Referenzsphäre sein muss. Es reicht eine plane Fläche. Im Grunde reicht auch die plane Fläche des Würfels selber, aber den muss ich ja verdrehen, sonst interferiert der Würfel mit sich selber (wodurch er zum Fabry-Perot-Interferometer wird) und macht störende Reflexe.

besten Gruß

John

Hallo Allerseits,

ich habe nun das Interferometer mit 2 Graufiltern ausgestattet, also den Strahlteilerwürfel entfernt.

Etwas sägen musste ich auch noch.

Der Strahlteiler ist also ein ND1.8, die Referenzplanfläche bleibt das ND09.

Hier der Laser mit der Linse f=8mm:

die Anordnung mit 2 Graufiltern (noch ohne sicherndes Klebeband):

Die endgültige Anordnung (das Rohr auf der rechten Seite wird nicht benötigt, das stammt noch vom Twyman-Green) :

Und hier das Ergebnis:

Das ist übrigens das beste Einzel-Igramm nach Abzug von Asti, das ich je aufnahm.

Das kann man selber auswerten mit folgenden Daten: D=234mm, ROC = 2770, lambda=532nm, Obstruktion 0 oder 55mm, Konische Konstante=-1. Leider hab ich immer noch wechselnden Asti, der ist vermutlich vom Spiegel bzw. dessen Lagerung, denn mal ist es reiner x-Asti, dann wieder reiner y-Asti , der Spiegel ist nämlich a) sehr dünn und b) hat er dann auch noch einen Keilfehler.

Fazit: das funktioniert super!

Ein Interferometer, das nur aus einem Grün-Laser und 2 Graufiltern besteht!

Das mit dem Asti muss ich noch weiter untersuchen, aber ich denke es kann in der Größenordnung nicht vom Interferometer kommen.

Der wäre ja sonst konstant. Und Y-Asti schwer erklärbar.

klare Grüße wünscht

John

Hallo Holger,

ich kann leider nicht GENAU erklären warum es funktioniert, aber dass es funktioniert, das ist mal klar.

Und die konische Konstante stimmt soweit. Ich messe konsistent um -0.98 +/- 0.02.

Was der Wert ist, den ich auch mit dem PDI messe.

Wenn Du es nicht glaubst, bau es nach und überzeug Dich selbst!

Auch gibt es keinen Trefoil oder sonstiges. Nach Anzug von Asti habe ich Strehl = 0.98 mit nur 4 Interferogrammen, was dem ermittelten Wert von 0.99 mit dem PDI bei 64 I-Grammen recht nahe kommt. Allein das obige Igramm bringt als Einzel-Igramm schon 96% Strehl nach Abzug von Asti.

Das kann kein Zufall sein.

Das ist so mein Gefühl für die Genauigkeit, die man hier hat.

besten Gruß

John

Hallo Holger und Michael,

das mit der Konischen Konstanten ("CC"): da vermute ich kommt es auf die genaue Lage des Fokus gar nicht an.

Der Term Defocus wird in Openfringe ja deaktivert. Wichtig ist nur, dass der ROC richtig eingesetzt ist, also dem wahren Wert entspricht und nicht die aktuelle Entfernung des Interferometers ist. Der Openfringe rechnet das I-Gramm dann automatisch richtig zurück.

Deshalb ist es auch nicht sinnvoll, dass Du , Holger, das ausrechnest, denn die Rückrechnung würdest Du ja nicht machen und so zu falschen Schlüssen kommen.

Das Thema hat mich schon beim PDI umgetrieben. Da muss man ja etwas verschieben sonst hat man nur ein ganz geringe Streifendichte.

Und zwar kann man da sowohl intra- wie extrafokal einstellen. Da habe ich mal genau verglichen und es gab keine Auswirkungen auf die CC, obwohl das Interferometer um einige cm vor oder zurückgeschoben war. Da war ich dann sehr beruhigt.

Michael, das mit dem Laser näher dran oder weiter weg habe ich auch schon gemacht (aber Laserfokus darf auf keinen Fall das Glas treffen).

Das war auch irrelevant. Es ist zwar d1 < ROC, aber d1+d2+d3 sind größer als ROC. Und die Kamera ist irgendwo da zwischen. Also doch in der Nähe des ROC. Und die verbleibenden 1...2 cm sind meiner Meinung nach irrelevant, die werden rausgerechnet.

Das zeigen auch die Ergebnisse.

besten Gruß

John

Hallo Michael,

ja, natürlich müssen der Strahlteiler und die Referenzplanfläche gut sein. Aber die wirksamen Flächen sind ja jetzt schon sehr klein.

In der Praxis reicht das schon mal "auf Anhieb" aus. Und das ist ja der Vorteil: ich muss keine (mittelgroße) Referenzsphäre mehr haben.

Es reicht eine klitzekleine Planfläche, die total einfach in guter Qualität herstellbar ist (bzw. überall verfügbar ist).

Im übrigen ist dein PDI-Plättchen genial. Ich würde einem Spiegelschleif-Neuling nicht unbedingt gleich das Twyman-Green oder das Plan-Interferometer empfehlen, denn die Einstellung der Streifen ist ganz schön fummelig. Da braucht man schon mal 5 - 10 Minuten, was mit dem PDI in 20 s geht. Und das PDI-I-Gramm zappelt auch weniger, da es ein Common-Path-Interferometer ist.

besten Gruß

John

Hallo Michael,

sagen wir mal es sind eher 12 cm. Dann wäre der Abstand des einen Fokus vom ROC 6 cm.

Und ist die Korrektur, die man bei der CC anbringen muss nicht nach der Forrmel (1-2f/D)^2 auszurechnen?

Wenn ich nun einsetze (1-2770/(2770-60))^2 kommt 0.00049 heraus. Erst bei 260mm überschreitet der Wert 1% und bei 510mm sind es 5%.

Kann das der Grund sein, dass ein paar cm nicht stören?

Ich kann ja auch noch mal die CC mit dem PDI messen (intra- und Extrafokal) und die Ergebnisse hier präsentieren.

Dann wird man ja sehen, ob es Abweichungen gibt.

besten Gruß

John

Hallo Michael,

bitte? die Formel hab ich doch von Dir! nur hast Du sie dargestellt als (D-2f)^2 / D^2. Aber das D kann man reinmultiplizieren bzw. dividieren.

PDI mit ganzem Teleskop - Das Teleskop-Selbstbau Optikforum - Astrotreff - Die Astronomie und Raumfahrt Community

Ich habe jetzt mit dem PDI verglichen:

Konische Konstante (CC) ohne negatives Vorzeichen: PDI-intrafokal: 0.986 0.974 0.967 0.978 0.994 0.977 avg= 0.979

PDI extrafokal: 0.974 0.952 0.973 0.973 avg= 0.966

Mittelwert: 0.971, Strehl ohne Asti = 0.989

Plan-Interferometer: 0.994 0.991 0.986 0.989 0.97 1.004, avg= 0.991, Strehl ohne Asti = 0.984

Fazit: im Rahmen der Messgenauigkeit kein nennenswerter Unterschied. Damit ist das Thema CC für mich erledigt.

Zum Asti: da bin ich weitergekommen. Ergebnis: kaum Asti mit dem PDI!

Also liegt es an den Glasflächen im Interferometer oder an der Aufweitungslinse. Als nächses werde ich den Laser verdrehen, aber ich vermute, das ist es nicht.

Da es im Moment Y-Asti ist, kann es nicht an dem um 45 Grad verdrehten Strahlteiler liegen (bzw. an der Tatsache, dass es um 45 Grad verdreht ist). Am Strahlteiler selber kann es schon liegen.

klare Grüße

John

Hallo Michael,

noch ein Fazit: das PDI ist ein phantastisches Referenz-Interferometer, da gibt es keine störende Optik und man ist sich sicher, dass alles korrekt ist.

Die Differenz Intra-Extra war beim PDI dann doch nur 1 cm. Erst recht vernachlässigbar.

besten Gruß

John

Hallo Allerseits,

es ist jetzt klar, woher Asti kommt. Der Laser bzw. die Linse war es nicht.

Es war der Strahlteiler , das Baader ND1,8.

Asti dreht sich mit, wenn man das Plättchen um seine Flächennormale verdreht.

So ganz planoptisch ist es dann wohl doch nicht.

Leider waren auch andere Baader-Filter nicht besser. Dabei war auch ein ungefasstes Filter, rahmenlos.

D.h. es liegt nicht an der Klemmung im Rahmen. Die Platten sind an sich krumm.

So stellt sich mir nun die Frage: woher bekommt man jetzt ein kleines planes Glasscheibchen?

besten Gruß

John

Hallo Michael,

ja, Danke, das werde ich versuchen. Ich habe schon mal einen fertig ausgeschnittenen Fangspiegel (der sehr krumm war) plangeschliffen.

Das hat auch geklappt. Mal sehen ob ich eine so kleine und dünne Scheibe platt bekomme. Ich bin aber skeptisch. Man darf nur mit sehr wenig Druck arbeiten und muss vermutlich oben eine dickere plane Scheibe drüberkleben (doppelseitiges Klebeband oder so...). Plane Granitplatten zum Schleifen und Pechhaut planpressen habe ich auch.

Ich habe auch die beiden Graufilter etwas gegeneinander verdreht, dann wird es auch noch mal ein Stück besser.

Bis auf 90% Strehl bin ich gekommen. Für Messungen in 4 Richtungen würde es schon allemal reichen. Und der Asti des Prüfstandes ist ja prinzipiell dann auch ermittelbar und abziehbar.

So gesehen kann man auch auf ein One-Shot Interferometer kommen.

Schleifen muss man also nicht unbedingt....

besten Gruß

John

Hallo Interferometrie-Interessierte,

zum Thema Asti: da ist es nun doch so, dass der Laser bzw. dessen Linse die Hauptursache sind.

Zwar dachte ich zunächst, es wären die Glasplatten. Denn durch verändern der Glasplatten wird

auch beeinflusst wo bzw. an welcher Stelle im "Teich" der Spiegel schwimmt. Es sieht so aus, als ob diese Position etwas mit dem Asti zu tun hat.

Die Ursache ist aber eindeutig doch der Laser.

Durch diese Erkenntnis ist es mir dann gelungen ein Einstellung der Laserposition zu finden, an der kein Asti mehr vorkommt, bzw. bleibt der Einfluss unter 2% Strehlabzug.

Die Baader Graufilter sind somit prinzipiell doch verwendbar. Den genauen Anteil am Asti kann ich im Moment aber nicht quantifizieren.

Wenn Asti daher kommt dass das Glas gewölbt bzw durchgebogen ist, dann müsste sich der Astibeitrag invertieren wenn ich das Plättchen um 180 Grad umdrehe.

Das habe ich aber nicht beobachtet.

Man könnte evtl. auch die Linse vor dem Laser in einer Dreh-Kipp-Fassung einbauen, dann müsste sich Asti eigentlich direkt auf Null abgleichen lassen.

Und man muss ja auch bedenken, dass in dem Laser selber wieder eine Linse ist. Wer weiß schon, was die für einen Einfluss hat?

besten Gruß

John

Hallo Michael,

das habe ich missverständlich ausgedrückt.

Ich meinte damit, wenn ich Vorderseite und Rückseite vertausche (also um die Vertikalachse drehe).

Dann war es ja vorher z.B. konvex und ist hinterher konkav.

Invertiert es sich dann?

Gruß

John