Déformation miroirs ou lentilles dans leur barillet

[CPI-Z 1 222]

il y a une heure, chonum a dit :

Mais qu'est ce qui me vaut cette agressivité CPI-Z ?

Pas d'agressivité, juste une incompréhension, celle que tu ne comprennes pas ou ne reconnaisse pas la méthode des rotations/dérotations des front-d'ondes pour éliminer les défauts induits évoqués.

Elle ne s'applique pas uniquement à un miroir en position vertical (dirigé vers l'horizon) elle est sensée ou devrait s'appliquer dans toutes inclinaisons du miroir à contrôler (si le banc n'est pas uniquement horizontal) non seulement pour réduire certains défauts du banc mais aussi ceux de l'instrument de contrôle.

 

2 parmi les principes de base dans la mesure, multiplier les mesures (loi de la statistique), éliminer temps faire ce peut les facteurs dégradants. Sur ce second point, la méthode de rotations/dérotations des front-d'ondes se compare à l'utilisation du dark et du flat dans l'imagerie astro.   

 

Modifié 21 avril 2020 par CPI-Z

[CPI-Z 1 222]

Il y a 10 heures, christian viladrich a dit :

Mais les mesures de Fred montre sur son premier miroir (300mmF/5), une déformation de 200 nm PTV dûe au fait que le miroir est posé sur la tranche.

 

Il y a 10 heures, christian viladrich a dit :

merci de nous éclairer

Je veux bien faire une simu, mais il faut en dire plus sur les paramètres réels du test. peut-être par messagerie pour ne pas encombrer ...

[Pascal C03 4 058]

J'ai fait tourner mon vieux PC cette nuit pour modéliser au mieux un miroir de 400 à f/d 4 et 25mm d'épaisseur au bord

Modélisation d'un assemblage composé du miroir posé sur une cale déformable. Seuls les déplacements du miroir sont visualisés ici

Déformations selon l'axe optique // au sol

J'ignore si cela fait avancer le schmilblick ?

 

Ce qui m'ennuie dans cette histoire, c'est que d'un côté les simu disent que si le miroir est à 90° (donc sur la tranche), il n'y a pas d'astig, mais ... quand on le mesure dans cette situation, et bien il y a de l'astigmatisme

 

 

[chonum 976]

16 hours ago, CPI-Z said:

Pas d'agressivité, juste une incompréhension, celle que tu ne comprennes pas ou ne reconnaisse pas la méthode des rotations/dérotations des front-d'ondes pour éliminer les défauts induits évoqués.

Elle ne s'applique pas uniquement à un miroir en position vertical (dirigé vers l'horizon) elle est sensée ou devrait s'appliquer dans toutes inclinaisons du miroir à contrôler (si le banc n'est pas uniquement horizontal) non seulement pour réduire certains défauts du banc mais aussi ceux de l'instrument de contrôle.

 

2 parmi les principes de base dans la mesure, multiplier les mesures (loi de la statistique), éliminer temps faire ce peut les facteurs dégradants. Sur ce second point, la méthode de rotations/dérotations des front-d'ondes se compare à l'utilisation du dark et du flat dans l'imagerie astro.

 

Mais je n'ai jamais dit que j'ai opposé à une méthode de rotation, évidemment que cela permet en théorie de sortir les déformations induites par le stand. Mais en pratique, ce n'est pas toujours le cas. Certains miroirs prennent le meme astigmatisme en tournant de 90°, certains non tout en sachant qu'ils n'ont pas d'astigmatisme par ailleurs. Dans ces cas là le substrat en est pour quelque chose.

Au final, j'en ai conclue que je ne sais pas conclure sur l'astigmatisme.

Surtout que le soft du Haso ne permet pas de faire des rotations de WFE.

 

 

[chonum 976]

17 hours ago, mouk mouk said:

Par ailleurs, pourquoi dis tu que tu évites de travailler en modal (Zernikes) sur une grande optique? La décomposition d'une SFE en zernikes est indépendante de la taille de l'optique. Dans quel mode travailles tu dans ce cas? Zonal?

 

Oui en théorie aussi. En pratique un miroir a des zones et des défaults locaux (bien plus qu'une petite optique), et il faut du coup étendre fortement le nombre d'ordre pour les garder. Le Haso a néanmoins un mode hybride zonal + résidu. 

en restant en Zernike pour, il faut monter au delà de 100 ordres pour tout garder....

 

[christian viladrich 7 672]

Salut Fred,

Est-ce que tu as eu l'occasion de constater une différence de comportement entre les substrats (borofloat, silice fondue) ? Ce n'est peut être pas évident à voir ce genre de chose ?

[mouk mouk 3]

Citation

 

Oui en théorie aussi. En pratique un miroir a des zones et des défaults locaux (bien plus qu'une petite optique), et il faut du coup étendre fortement le nombre d'ordre pour les garder. Le Haso a néanmoins un mode hybride zonal + résidu. 

en restant en Zernike pour, il faut monter au delà de 100 ordres pour tout garder....

 

 

Pas vraiment d'accord. Les 10 premiers zernikes suffisent à aligner un instrument, les 25 premiers à caractériser de manière très fine une optique. On peut regarder le résidu d'ordre plus élevé pour se faire par ex une idée sur le polissage ou une deformation très locale, mais caractériser en modal jusqu'au 100ème polynome, ça ne se justifie pas.

 

Par ailleurs, pour faire du zonal, il faut une certaine resolution spatiale du Shack hartmann en adéquation avec ce que l'on regarde, surtout s'il s'agit d'une "grande optique". Un HASO 32x32 me parait juste sur ce critère pour faire du zonal en pleine pupille. Ou alors il faut sous échantillonner la pupille avec un objectif mais qui du coup ne couvre pas toute la surface du miroir. Et puis le zonal est plus pointilleux sur la reconstruction du front d'onde dès qu'il y a une discontinuité type branche d'araignée, et gare aux sauts de phase sur la carte de front d'onde. Là dessus, l'analyse en modal via les zernikes (ou zernikes annulaires) est plus fiable et robuste.

 

L'astig dû à la gravité est mesuré sur les instruments spatiaux via une mesure du telescope en + ou - 1G, c'est à dire qu'il est tourné de 180° à l'horizontale.

[CPI-Z 1 222]

Il y a 8 heures, Pascal C03 a dit :

J'ignore si cela fait avancer le schmilblick ?

 

Je souhaite tordre le cou à cette idée qu'un miroir porté sur la tranche n'a pas d'astigmatisme, en particulier s'il est relativement fin.

Pour ce faire j'ai repris l'exemple de Pascal, M400F4  avec 25mm d'épaisseur au bord, supporté en bas au centre comme dans sa vue. Donc un exemple particulier d'école.

 

Voici le résultat FreeCad avec un maillage grossier (moins de 10s de calcul FEM) 

On observe bien la "pliure" horizontale et un PTV perpendiculaire à la face optique du verre de -20.176 à + 47.948 nm (axe z dans la vue) soit environ 68nm sur le verre.

 

Pascal cette valeur est voisine de la tienne, mais ta vue semble montrer plus le tassement vertical (// au verre) plutôt que celui de la face dans le sens optique .

 

Après le résultat FreeCad transposé dans DFTFRinge donne le front-d'onde et la PSF voir le PV : Report-1.pdf

Ce rapport montre principalement

- de l'astigmatisme de 0.157 onde (à 550nm) ce qui est loin d'être négligeable, orienté proche horizontale

- et du trefoil

ce qui est prévu par la théorie.

 

On retrouve aussi dans ce PV le PTV sur le verre de 68nm dans la courbe de profil verticale et significative, ainsi que la forme de la PSF

Extraite ici :

 

Je ne sais pas quoi dire de plus ...

 

 

 

 

[Pascal C03 4 058]

il y a 5 minutes, CPI-Z a dit :

mais ta vue semble montrer plus le tassement vertical

 

J’interprète bien mes résultats et pas très bien les tiens... Je ne comprends pas la même couleur verte de part et d'autre du bleu médian...

 

Le haut du miroir bascule donc avance selon l'axe optique. Couleur rouge. Le bas du miroir n'a pas ce comportement. il est près de l'appui. C'est bêtement une poutre concave asymétrique qui ploie sous son propre poids...

[CPI-Z 1 222]

Il y a 4 heures, chonum a dit :

Au final, j'en ai conclue que je ne sais pas conclure sur l'astigmatisme.

Surtout que le soft du Haso ne permet pas de faire des rotations de WFE.

Au final les mesures réelles sont toujours difficiles à cerner  .

[CPI-Z 1 222]

il y a 1 minute, Pascal C03 a dit :

J’interprète bien mes résultats et pas très bien les tiens... Je ne comprends pas la même couleur verte de part et d'autre du bleu médian.

Les couleurs vont du bleu au rouge en passant par le vert, le rouge vers l'avant. Il y a bien écrasement augmentation de l'épaisseur au point d'appuis et le sommet du haut qui va de l'avant. En résumé un chips

[Pascal C03 4 058]

il y a 28 minutes, CPI-Z a dit :

le rouge vers l'avant

 

Si ton miroir est posé sur un appui, la partie en contact avec l'appui ne peut pas bouger... D'où mes 2 nanomètres. Ce n'est pas la contrainte de compression selon la verticale qui peut amener une telle déformation selon un axe perpendiculaire à la direction de l'effort.

Sur un problème asymétrique de poutre en compression (en appui à une extrémité), on ne peut pas avoir 2 fois la même couleur selon un axe vertical.

On le voit bien sur cette image de profil avec les déplacements selon l'axe optique horizontal

 

 

Bon, on va pas créer du CO² là dessus.

Modifié 22 avril 2020 par Pascal C03

[chonum 976]

13 hours ago, CPI-Z said:

Mais les mesures de Fred montre sur son premier miroir (300mmF/5), une déformation de 200 nm PTV dûe au fait que le miroir est posé sur la tranche.

 

Non ce miroir était sur deux touches à 90°.

Le seul miroir que j'ai jamais mesuré sur la tranche était celui de mon ancien SV250 : 40mm d'épaisseur en zerodur.

[chonum 976]

4 hours ago, mouk mouk said:

Et puis le zonal est plus pointilleux sur la reconstruction du front d'onde dès qu'il y a une discontinuité type branche d'araignée, et gare aux sauts de phase sur la carte de front d'onde. Là dessus, l'analyse en modal via les zernikes (ou zernikes annulaires) est plus fiable et robuste.

 

Euh pas de ce que je sais.

La mesure zonale est la première qui est faite en prenant les pentes locales et en intégrant depuis une microlentille donnée de proche en proche.

La mesure modale est le fit polynomial de la mesure zonale, et si il y a saut de phase sur la mesure ce n'est pas le fit qui va changer quelque chose.

Exemple avec un saut de phase un peu provoqué en coupant une continuité :

 

 

 

Et la carte des pentes :

 

 

Et enfin en relachant la continuité :

 

 

Pour la petite histoire, c'est un OO UK 200/4,5, mais un vieux !

 

Modifié 22 avril 2020 par chonum

[CPI-Z 1 222]

il y a 48 minutes, Pascal C03 a dit :

Bon, on va pas créer du CO² là dessus.

Oui Pascal, je pense que c'est juste une affaire de différence de zones d'appuis.

[Sébastien Lebouc 1 191]

merci pour ces éclairages sur les comportements modélisés de tenue de miroirs.

Puisque le titre évoque aussi celui des lentilles, est-ce que quelqu'un peut me dire ce qui est préférable pour une lame de fermeture que je dois réaliser: la plus mince possible, ou la plus épaisse possible? D=300mm, épaisseur envisagée pour le moment 8mm...

D'avance, merci.

[jean dijon 1 761]

Bonjour ,

 

il y a 25 minutes, Sébastien Lebouc a dit :

je dois réaliser: la plus mince possible, ou la plus épaisse possible? D=300mm, épaisseur envisagée pour le moment 8mm...

D'avance, merci.

 

Pour les lames de fermeture le problème est très différent de celui d'un miroir en effet si c'est une lame à faces //  l'impact de la déformation sur la surface d'onde est très faible car les deux faces se déforment de façon identiques (tu as in ménisque au lieu d'une lame a faces //).  Il faut  donc  que la déformation induise une variation de l’épaisseur optique qui est quasiment  nulle , pour un doublet c'est différent car les 4 rayons de courbures changeant légèrement et cela impact d'abord la correction chromatique. Donc les aspect déformation de la lame dans son barillet tu peux oublier. Par contre tailler une lame de 8mm d’épaisseur  c'est le vrai problème (R4/e2=38000). 

 

Pour les  miroirs verticaux  mince et ouvert  l'astigmatisme  est un énorme problème, je suis bien d'accord avec tout ce qui a été dit. Un point que je ne vois pas bien dans les simulations faites  c'est si vous modélisez le miroir avec sa concavité ou une lame a face // cela change tout sur la sensibilité à l'astigmatisme. Les pro se sont préoccupés du pb depuis longtemps et le papier de référence en la matière est:

 

Gerhard Schwesinger, "Optical Effect of Flexure in Vertically Mounted Precision Mirrors," J. Opt. Soc. Am. 44, 417-424 (1954)

 

L’intérêt c'est que ce ne sont pas des simulations numériques mais de développements analytiques qui permettent de cerner les paramétrés important

En gros la forme du miroir joue beaucoup et le paramètre important est le facteur de forme  k=R2/4 ho F

R est  le rayon du miroir, F sa focale et ho l’épaisseur au centre  

l’épaisseur est h(r)=ho(1+k r2/R2 )

En fonction de k  l'importance de l'astigmatisme (Y2) et du tréfoil (Y3) sur la valeur rms  de la surface d'onde est la suivante (miroir vertical):

 

k=0         Y2=4.59  (lame a face //)  Y3 =3.45

k=0.1     Y2=140.5                              Y3=20.7

k=0.2     Y2= 465                                  y3=52.5

k=0.3     Y2==978                                Y3= 99

 

on voit que tout étant égal par ailleurs l'astigmatisme  explose littéralement en fonction de  la forme du miroir.

 

jean

[lyl 4 483]

r le rayon surface de courbure ?

Pour lisibilité :

k=R²/ 4.h₀.F

h(r)=h_o (1+ k.r²/R² )

 

Seb : k tend vers 0 pour la lame 8mm (F est super long et R~ 0.15m, ho ~ 0.008m)

Modifié 23 avril 2020 par lyl

[jean dijon 1 761]

bonjour Myriam

 

non R est le demi diamètre du miroir par le rayon de courbure

 

jean

[lyl 4 483]

il y a une heure, jean dijon a dit :

R est  le rayon du miroir,

 

il y a 6 minutes, jean dijon a dit :

R est le demi diamètre du miroir par le rayon de courbure

 

Je ne comprends plus là, c'est petit r qui n'est pas explicite.

[jean dijon 1 761]

r c'est la coordonnée sur le miroir qui varie entre 0 et R.  l’épaisseur du miroir varie:  au centre r=0 h=ho au bord r=R  h=ho(1+k)

 

jean

[lyl 4 483]

ah ok, pas les mêmes conventions, d'habitude on décrit le ratio à la pupille avec la lettre grecque rho : ρ = r/R

Merci, je corrige dans le post au-dessus

Modifié 23 avril 2020 par lyl

[Pascal C03 4 058]

Il y a 13 heures, CPI-Z a dit :

c'est juste une affaire de différence de zones d'appuis

 

La modélisation que tu présentes n'est pas pertinente à mes yeux mais c'est pas grav'. Comment avoir une figure optique avec 2 plans de symétrie alors qu'il n'y a qu'un plan de symétrie au problème ? Je ne vois pas...

Cela me conforte dans l'idée que les calculs MEF ne disent quelque chose de la réalité qu'après bien des réflexions sur les résultats, de la prudence dans les chiffres annoncés etc. La difficulté étant de se dépatouiller avec les conditions aux limites.

 

Il y a 2 heures, jean dijon a dit :

Un point que je ne vois pas bien dans les simulations faites  c'est si vous modélisez le miroir avec sa concavité ou une lame a face // cela change tout sur la sensibilité à l'astigmatisme

 

Jean, mon miroir n'est pas parabolique mais bien sphérique...

 

Il y a 2 heures, jean dijon a dit :

Pour les lames de fermeture le problème est très différent de celui d'un miroir en effet si c'est une lame à faces //  l'impact de la déformation sur la surface d'onde est très faible

 

Oui, j'avais retenu après avoir flippé sur un calcul de déformation de lame de C11. Pour une lame de C11 sous le poids du porte secondaire et du miroir de mémoire est de 200 nm

[jean dijon 1 761]

il y a une heure, Pascal C03 a dit :

Jean, mon miroir n'est pas parabolique mais bien sphérique...

 

Salut pascal, bon c'est parfait

donc vous pouriez peut etre voir en simulation ce que donne l'astigmatisme en faisant varier le coefficient k =R²/4hoF

 

jean

[CPI-Z 1 222]

Il y a 1 heure, Pascal C03 a dit :

Comment avoir une figure optique avec 2 plans de symétrie alors qu'il n'y a qu'un plan de symétrie au problème ? Je ne vois pas...

Désolé je ne comprends pas. Peux-tu me le redire avec d'autres mots STP