Online workshop 'Bouwen en gebruiken van de Bath interferometer'.

janvangastel

Meten is weten
Het maken van goede interferogrammen is ook zo'n beetje het lastigs van de Bath. Het duurde bij mij ook een tijd voordat ik echt goede interferogrammen kreeg en dan deed ik daar erg lang over.

Deze spiegel heeft inderdaad significant astigmatisme. Interessante testcase dus. Met een stertest zie je het direct.
Ja, zeker een interessante testcase. Als je toe bent aan die rotaties zul je zien dat je bij sommige rotatieposities meer, bij andere minder astigmatisme meet. Dat komt omdat het astigmatisme in de spiegel in sommige rotatieposities versterkt wordt door teststand astigmatisme en in andere (deels) opgeheven.
 

AtM

Prutser
Ik heb het gevoel dat deze igrammen ook wat overbelicht zijn. Er zit in dftf een tool om de belichting en contrast te evalueren. Als dftf de pieken moet clippen zie je dat vaak terug in de analyse als "fringe print through".

Je kunt om de belichting verder terug te draaien evenrueel de laser serieweerstand wat verhogen.
 

reflector

Astigmaat
De piekjes komen inderdaad vrij hoog in de grafiek, ik zal een volgende serie maken en de belichting nog wat terugzetten. Inmiddels is de optiek ook wat schoner en zijn die verstoringen wat weg, maar niet helemaal.
 

reflector

Astigmaat
Hardnekkige stofjes en vlekjes, uiteindelijk bleek de cameralens ook belangrijk. Nog steeds wel lastig. Het i-gram is nu wel wat het moet zijn denk ik. Zie hieronder.
DSCF2133.JPG
En dit is het resultaat, wat wel aardig lijkt op wat ik verwacht.
Vraag: die pieken bij de rand, is het mogelijk om die weg te krijgen, of is dat alleen op te lossen door er een paar meer te nemen? Zodat die scherpe kromming rechtsonder beter wordt berekend.
uitvoer 17-03.jpg

Als ik kijk hoe de spiegel is uitgelicht, dan vraag ik me wel af of snellere spiegels ook kunnen, want de randen worden minder goed belicht dan het midden. Of is er dan een ander meer divergerend lensje nodig? Ik heb nog een f3,4 spiegel, misschien dat ik die ook ga proberen om te kijken.
 

janvangastel

Meten is weten
Dit is een prachtig igram. Om te weten hoe goed de spiegel echt is zul je toch de rotaties moeten uitvoeren. Nu weet je niet of het astigmatisme (deels) in de spiegel zit of niet. Met igrams van 1 rotatiepositie kun je eigenlijk alleen naar sferische aberratie kijken, maar dan moet je wel alle andere zernikes wegvinken (klik : enable spherical only). Neem er wel meer dan 1 - 10 of zo - en middel de wavefronts daarvan, om effectien van luchtbewegingen weg te middelen. Ik neem per rotatiepositie 10 igrams en middel dan de tien resulterende wavefronts . Dat doe ik voor acht posities (elke 45°) en aan het eind middel ik dan de 8 wavefronts, die dan eerst (behalve die van de 0-positie) terug naar de 0-positie moeten worden geroteerd. Alles bij elkaar ongeveer 3 kwartier werk voor een complete test. Ook als je een spiegel maakt en astigmatisme moet verwoijderen is dit heel handig, omdat je bij het proces dan heel goed kunt volgen. Theoretisch heb je voor het aantonen van astigmatisme genoeg aan het middelen van 2 posities: (0 en 90°), maar in de praktijk is gebleken dat dit te onnauwkeurig is. Doe je al die rotaties, dan kun je beduidend nauwkeuriger dan 1/10 lambda astigmatisme meten.

Voor snellere spiegels kun je een meer divergerend lensje nemen als het nodig is (ik heb een f/0.7 lensje), of je kunt met een voorzetlensje of zoiets de laser wat laten divergeren, zodat de laserdot wat groter wordt qua diameter. Ik meen dat Arjan dat doet. Ik zou wel eerst kijken of de terugkerende stralen niet door de camera gevingetteerd worden, want dat komt ook voor. Ik heb dat zelf vroeger gehad. Het diafragma moet in elk geval helemaal open staan. Zet de camera ook zo dicht mogelijk bij de beam splitter, dat scheelt ook. Enkele mm kunnen bij snelle spiegels al een duidelijk verschil maken.
 

AtM

Prutser
Ik gebruik een kale laser diode icm een grotere collimatielens met een f van bijna 20mm. De laserbundel is dan veel breder (ca 5mm na diafragma) en met dezelfde diverger lens haal je dan een groter verlicht oppervlak. Ik haal zo met gemak f/3.
Als collimatielens kun je bv een 15mm oculair gebruiken, met de laserdiode aan de kant van de veldlens.
 

reflector

Astigmaat
Bedankt voor de uitgebreide reactie. Dat motiveert.
Het wijzigen van de lens begrijp ik nog niet helemaal, misschien kan een foto erbij helpen?
Vanavond heb ik over 8 rotaties de spiegel gemeten, met 4 foto's per rotatie. Achteraf had ik ook wel 8 of 10 kunnen doen, want het middelen duurde niet lang.
Toen heb ik de beeldjes per 4 gesorteerd, ingeladen (auto) en laten middelen. Het wavefront heb ik opgeslagen, in nog niet geroteerde toestand.
Nadat alle 8 wavefronts klaar waren, heb ik deze ingeladen en vervolgens geroteerd. Als eerste CCW, want de spiegel had ik op de teststand met de klok mee gedraaid, dus met spiegelen zou dat CCW moeten zijn. Toch was na analyse er geen astigmatisme meer over, dus heb ik het nog eens gedaan, maar dan met CW. Toen kwam er het onderstaande uit, wat aardig lijkt op het testrapport uit 2015 van deze spiegel, namelijk toen een strehl van 0,55 met RMS van 0,121 incl. astigmatisme.
DFTScreen.jpg
Zonder astigmatisme is de strehl ratio zoals te zien een stuk hoger.
DFTScreen zonder asti.jpg
 

janvangastel

Meten is weten
Mooie analyse .
Je moet de wavefronts inderdaad CW terugroteren - dus naar dezelfde kant als je de spiegel draaide- want door de interferometer wordt het beeld links/rechts omgekeerd. Mocht je het astigmatisme uit deze spiegel willen verwijderen, moet je daar rekening mee houden bij het bepalen waar de hoge kanten zitten waar je op moet werken. Ik kan alleen maar de eerste cijfers lezen van het X en Y RMS-astigmatisme (0,07 en 0.01) en als ik daarmee de P-V waarde bereken kom ik op 0.35 lambda (afgerond). Dus volop ruimte voor verbetering.

Ik zou niet met de 'auto' functie analyseren, want de omlijning van het igram gaat dan niet altijd goed. Die functie gaat er van uit dat alle igrams exact hetzelfde zijn gepositioneerd als de eerste die je omlijnd hebt, maar in de praktijk is dat gewoonlijk niet het geval. Dat kan tot fouten leiden, omdat de omtrek van het igram zo nauwkeurig mogelijk, liefst op een pixel nauwkeurig, omlijnd moet worden. Ik moet gewoonlijk bij elk igram (van dezelfde rotatie) 1-3 pixels finetunen.
 

reflector

Astigmaat
Ok, dat kan dan nog beter. Hoewel met de timer en een behoorlijk stevige opstelling de frames bijna over elkaar vielen.
Bedankt voor het advies over roteren en hoe dat zich op de spiegel vertaalt. Ik had van tevoren het astigmatisme uitgelijnd en hij zou op de 45° positie moeten liggen, het klopt redelijk.
 

AtM

Prutser
Arjen, waar zit dat diafragma?
Frans, dat zit net achter de collimatielens. Ik heb een 3d print hiervoor gemaakt, waarin je ook met pasringen de laser in focus kunt brengen. Het geheel, de 3d print + lens + laserdiode, geeft een 5mm doorsnee parallelle bundel. Ik zal wel een foto posten.

Zo dus:

Laser-exploded.jpg

Lens (het zwarte ding) is PL1035 van Surplus Shed, de laserdiode niet zichtbaar in het rechterdeel is een 515nm van Osram.
Hieronder zit deze gemonteerd op de Bath, verder vergelijkbaar met de workshop kitjes:

Bath3-b.jpg
 
Laatst bewerkt:

reflector

Astigmaat
Inmiddels heb ik ook de 50 cm f3,4 spiegel geprobeerd te testen.
Het lijkt dat het wel gelukt is, maar ik heb nog wat twijfels.
Uitlichten lijkt niet het probleem. Maar op de rand zijn er nog wel eens plaatsen waar het programma de fringes niet kan onderscheiden.
Het goed instellen van de positie van luistert erg nauw zodat het meer tijd kostte.
Ik heb 8 rotaties gedaan en 8 metingen per rotatie. Per rotatie gemiddeld en vervolgens de deelgemiddelden weer gemiddeld.
Deze spiegel heeft serieuze astigmatisme van ongeveer 1,5lambda en dat zie je dan ook terugkomen.
Dit is een typisch interferometrogram.
DSCF2246.JPG
Dit is de einduitvoer. Ter geruststelling: in de telescoop is het astigmatisme grotendeels opgeheven door een astigmatische vangspiegel.
DFTScreen met asti.jpg
En dit is zonder astigmatisme. Nu valt de opstaande rand goed op. Ik vraag me af in hoeverre de grilligheid bij de rand reëel is of dat het door de ontbrekende interpretatie van de fringes wordt veroorzaakt.
DFTScreen zonder asti.jpg
Ter vergelijking de meting met foucault, de opstaande rand is daar goed in herkenbaar.

50 cm f3,3_Surface.gif
Duidelijk dat naast het astigmatisme ook de rand nog wat bewerking nodig heeft..
 

janvangastel

Meten is weten
Ik herinner me nog dat je deze spiegel aan het maken was.
Dit is een zeer goed igram voor zo'n snelle, grote spiegel. Dit gaat aardig richting de grens van het haalbare. Een nog snellere spiegel van dit formaat en de fringes worden al gauw te dun (qua aantal pixels) voor een goede analyse. Ik denk verder dat je analyse best goed is. Als de vreemde plekjes aan de rand er niet zouden zijn, zou de Strehl dehk ik niet echt significant hoger zijn, maar helemaal zeker weet ik dat niet. Misschien zou je iets meer licht kunnen geven, mogelijk wordt het dan beter. Verder kun je de igrams aan de rand wat verbeteren met de 'region' functie, rechts boven als je het igram in beeld hebt. Mooie overeenkomst met Foucault.

Ik zie dat je precies 506 mm en 3400 mm hebt opgegeven als specs van de spiegel. Het is voor het bepalen van de sferische aberratie door DFTF erg belangrijk bij zo'n snelle spiegel dat ROC en - vooral - optische diameter zo nauwkeurig mogelijk wordt gemeten. Een mm verschil in diameter geeft al een vrij groot verschil in Strehlratio. Er is linksboven in DFTF onder 'view' ,'null error margins' een tooltje waarmee je dat kunt bekijken.

Per rotatie gemiddeld en vervolgens de deelgemiddelden weer gemiddeld.
Wel eerst CW teruggeroteerd in DFTF neem ik aan.
 
Laatst bewerkt:
Dag Jan, wat vindt jij van de kwaliteit van deze twee igrammen?
Het gaat alleen om de kwaliteit, dus niet het uitrekenen.Het betreft een dunne 45 cm f4.2
 

Bijlagen

  • IMG_0984.JPG
    IMG_0984.JPG
    1,3 MB · Weergaven: 11
  • IMG_0979.JPG
    IMG_0979.JPG
    1,1 MB · Weergaven: 11

reflector

Astigmaat
Ik zie dat je precies 506 mm en 3400 mm hebt opgegeven als specs van de spiegel.
Klopt, dat was voor het doel van de test even snel ingevuld, nogmaals met Foucault opgemeten, R was 3396 mm, en heeft inderdaad invloed.
En de plaatjes geroteerd voor de laatste stap van uitmiddelen ja.
 

janvangastel

Meten is weten
Frans. Geheel eens met Arjan. Goeie igrams. Vergeet ook niet de cameralens schoon te maken. Dat wordt nogal eens vergeten, maar is net zo belangrijk als de optiek van de Bath.
Ik heb een van de igrams geanalyseerd. Zie bijlage. Het 3-D beeld ziet er wat 'wavy' uit, dat is het effect van turbulentie dat je door meer igramwavefronts (ik doe er altijd 10 per rotatie) te middelen wegfiltert. De spiegel is voor ~88% (best fit conic) gecorrigeerd, dus hier kan nog winst behaald worden. Bij meer igrams kan dit percentage iets anders zijn, maar gewoonlijk marginaal. Of het astigmatisme in de spiegel zit zullen rotaties moeten uitwijzen. Ik zou wel even kijken of de optische diameter juist is en ook de ROC. Dat moet erg nauwkeurig worden aangegeven want een mm verschil in opgegeven diameter geeft al een significant verschil geven in Strehlratio en best fit conic. Zie hiervoor ook mijn bericht hierboven bij reflector. Ik heb ook gekeken naar de zgn 'unwrap errors' (bijlage). Dat zijn plekken die door DFTF niet goed geanalyseerd kunnen worden. Het zijn de witte lijntjes op de zwarte cirkel. Stelt niets voor, eens te meer een bewijs dat je igrams goed zijn van kwaliteit. Het gaat dus prima Frans.
 

Bijlagen

  • unwrap errors.jpg
    unwrap errors.jpg
    45,9 KB · Weergaven: 8
  • Frans.jpg
    Frans.jpg
    436,4 KB · Weergaven: 8
Laatst bewerkt:

PatrickB

Quaoar
Hallo,

Even nog een bijdrage omtrent twee beginnersfouten die ik ben tegengekomen bij gebruik van mijn Bath-interferometer:
1) Ik merkte op een bepaald moment dat het beeld aan één zijde vage interferentielijnen begon te vertonen.
Initieel dacht ik dat ik teveel aan de "rand" van het werkgebied zat, maar na wat zoeken bleek het te liggen aan een te lage batterijspanning.
Ik had wel vermoed dat de laser bij te lage spanningen meer/teveel in LED-mode zou beginnen werken, maar niet dat dat effect sterker zichtbaar zou zijn in bepaalde delen van het Igram.
platte batterij.jpg
Bijgeleerd: steeds voldoende spanning op de laser houden!

2) Deze Bath-workshop heeft me uiteindelijk over de schreef gehaald om een moeilijker slijpproject aan te durven: een 400mm F/4 spiegel, waarvoor dank :).
Initieel ging het meten vlotjes en ik was blij dat de focuslens van de Bath geschikt leek voor een F/4 spiegel (en mijn DSLR lens ook).
Maar naarmate het werk vorderde leek ik steeds vaker slechte Igrammen te krijgen.
Heruitlijnen en ontstoffen van de Bath leverde geen verbetering. Na een nachtje slapen werd het duidelijk:
Naarmate de conic constant evolueerde richting -1.0, werden de slopes op de Igrammen natuurlijk steiler en steiler.
Daardoor moet je steeds verder van de optische as meten (vermijden van te "steile" hellingen in de Igrammen), en kom je dus dichter en dichter bij de rand van het werkgebied van de Bath. De belichtingstijd wordt ook kritischer door het intensiteitsverschil aan de twee overstaande zijde van het Igram.
Op het einde, dichtbij CC=-1, slaag ik er enkel in links en rechts in het balkvormige intensiteitspatroon van de laser goede Igrammen te verkrijgen.
bruikbaarheidsgebied.jpg
Bijgeleerd: geschiktheid van je Bath voor een bepaalde F/x spiegel doe je niet met een sferische maar met een geparaboliseerde spiegel!

Patrick

In verband met dat laatste: is het OK om enkel met links/rechts Igrammen te werken (binnen één spiegel orientatie)?
 
Bovenaan Onderaan