Interferometre de Bath

[Rydel_Charles 12]

Bonsoir,

Quelqu'un a-t-il réalisé, voire utilisé un interféromètre à prisme de type Bath sur ce forum pour le contrôle optique ? Il est plus facile à faire que le Ceravolo. Nos voisins germains en sont friands et il existe deux forum en anglais sur le sujet :
http://tech.groups.yahoo.com/group/interferometry/ http://tech.groups.yahoo.com/group/Torusmirrorgroup/

Auxquels il est possible de s'inscrire.

Ici on explique le principe : http://www.atmsite.org/contrib/Rowe/bath/rtmc04/rtmc04.html http://www.astrolab.be/johan.coussens/interfer/interfer1.htm

Un excellent logiciel existe pour traiter le Igrammes, Openfringe qui est gratuit : http://sourceforge.net/projects/openfringe/

Tout ça déjà pour lancer le débat qui restera courtois, ça vas sans dire...

Charles Rydel

[Chris277 581]

ben en tous cas tres interressant pour un ti scientifique comme moi

[Strock Pierre 228]

Ben... Je suis dans le même cas. C'est très très intéressant.
Je vote pour que ce post vive un peu et donne des résultats.
Pierre
Montigny-le-Bretonneux

[Strock Pierre 228]

J'ai chargé les pages. Mais je ne suis pas un as de l'interférométrie.

Où est la surface de référence? Je ne suis pas certain que ce soit la lentille!
Pierre

[J12 1]

J'ai commencé à regarder ça mais je m'y perds un peu aussi.
J'ai pourtant étudié ce genre de chose à la fac mais c'est fou comme on oublie vite.

C'est un genre de Michelson en fait, non?

[Strock Pierre 228]

Je progresse aussi. J'ai maintenant l'impression que la référence est au centre du miroir. La cavité est donc presque de même taille et permet de travailler en lumière non monochrome.
Je m'éloigne? ou j'approche?
Pierre

[a s p 0 6 844]

la référence est au centre du miroir, les chemins optiques sont égaux et en théorie ça marche en lumière blanche. en pratique c'est certainement beaucoup plus facile avec n'importe quel laser premier prix

[kilometrage_illimité 0]

j'ai cherché des references sur le sujet. Le seul que j'ai trouvé est le papier original de bath dans Optik en 1972 en allemand!
L'avantage de ce montage est que l'on utilise une petite partie du mieoir comme reference. Cette reference est centré ou alors la mesure est décentré. Donc on suppose que sur la petite zone de reference le miroir est "parfait".
L'inconveniant est que la reference et la mesure ne peuvent être centré! du coup cette interferometre montre toujours un miroir avec de l'astigmatisme alors qu'il n'existe pas.
Ca reste une idée tres sympa : peut etre une idée de stage pour des etudiants dans mon labo
Sébastien

[Rydel_Charles 12]

Chers amis,

Je suis content de voir que le sujet avance ! Allez faire un tour sur http://tech.groups.yahoo.com/group/interferometry/
J'ai posé quelques questions et Bath m'a répondu. Pierre tu approches !

Bath m'a donné la formule suivante pour l'astigmatisme :
OPD(Waves)=D²d²/(16 lambda R3)
D=Diamètre du miroir
d=distance entre les faisceaux
R3=cube du rayon de courbure du miroir
lambda=633nm par exemple

Si D=150mm R=1500mm (F/D=5) lambda=633nm d=8mm
alors OPD=0,042 ou lambda/24 pour le rouge

Connaissant cela, on l'introduit dans le logiciel qui le soustrait...

Charles

[Rydel_Charles 12]

A propos de références, l'article de Bath est dans Advanced Telescope Making Tecniques Vol 1.

Voir aussi :
http://www.astrolab.be/johan.coussens/interfer/interfer1.htm http://www.astro-foren.de/showthread.php?t=5231 http://www.atmsite.org/contrib/Eason/fft/index.html http://www.optics.arizona.edu/jcwyant/Short_Courses.htm http://www.astro-foren.de/archive/index.php/t-4328.html http://www.opticalmechanics.com/interferometric_testing.htm http://www.atmsite.org/contrib/Rowe/bath/rtmc04/rtmc04.html http://rohr.aiax.de/HP/interf.htm

Voilà ! maintenant vous êtes à niveau (;>

Charles

[J12 1]

oh la vache!
y a du bouleau pour potasser tout ça.
mais c'est vraiment intéressant.

[Spirou 0]

Bonjour,

J'ai souvent eu l'occasion d'utiliser ce genre d'interferometre. Il est excellent dans la cadre d'une utilisation amateur :
- interfero qui s'auto-reference (une zone ponctuelle du miroir sert de reference.

- rapport qualité/performance/prix de fabrication excellent

- possibilité de contrôler en lumière blanche ou de changer rapidement les diodes lasers (bleu, rouge, vert ...)

- un point important : possibiliter d'effectuer des mesures quantitatives à l'aide de softs freeware.

- échantillonnage important : on obtient une vraie valeur PV et une meilleur valeur RMS. Les précisions supérieures à lambda/10 PV disparaissent totalement.

Comme tout interferometre, il possède également ses inconvénients :
- très sensible aux vibrations.

- pour contrôler des télescopes entiers, il est nécessaire de possèder un plan de référence de grand diamètre. Rare et très coûteux dans la précision qui s'impose. Temps de mise en oeuvre important car les réglages sont nombreux : interfero et miroir plan sont à régler parfaitement. Si l'opérateur se contente d'un mauvais réglage, il mesure des aberrations de réglage essentiellement. Et il doit ensuite les soustraire avec le logiciel au risque de soustraire également des aberrations bien réelles.

- pour contrôler des miroirs asphériques, il existe deux possibilités :
* contrôler directement au rayon de courbure avec une aberration de sphéricité importante. Plus le rapport F/D est petit, plus l'aberration de sphéricité sera importante, plus les franges circulaires seront nombreuses. On calcule ensuite l'aberration de sphéricité théorique que l'on soustrait ensuite avec le logiciel d'interprétation des franges pour obtenir les défauts réels. La présence d'une trop forte aberration de sphéricité nuit à la mise en évidence des autres aberrations. Exemple grossier : 10 franges d'aberration de sphéricité ne permettront pas de mettre en évidence des défauts de lambda/5.
* contrôler le miroir parabolique en autocollimation sur un plan de référence de grand diamètre percé d'un trou (encore plus rare et plus coûteux). C'est la méthode la plus propre et donc la plus précise des deux. Même remarque que pour le contrôle d'un télescope entier en autocollimation sur un plan : temps de réglage important car il faut aligner l'interfero et le plan.

Ces remarques tirées de l'utilisation de l'interferomètre de Bath ne visent pas à décourager un utilisateur mais uniquement à montrer une réalité pratique et vécue. Cette méthode de contrôle n'est pas la Méthode Universelle mais une méthode très interessante à recommander car elle complète le foucault avantageusement.

Pour l'amateur ou l'artisan qui possède un miroir plan de référence de grand diamètre, c'est une méthode que je recommande volontiers car elle est simple et élégante.

Les inconvénients lors du contrôle d'un télescope ou d'un miroir en autocollimation sont valables quelque soit le système de contrôle utilisé (interfero de Bath, Fizeau, Zygo, Foucault ...).

Pour contrôler un unique miroir, ce n'est pas intéressant.
Comme toute méthode de contrôle, elle dépend du sérieux et des compétences de son utilisateur. Les polémiques entre les utilisateurs de cet interfero sur les forums allemands sont nombreuses. Personnellement une mesure au Foucault faite par un amateur expérimenté est plus crédible à mes yeux qu'une mesure faite avec un interfero de Bath par un amateur vindicatif et inexpérimenté.

Une dernière remarque. L'amteur allemand Rohr (http://rohr.aiax.de/index.htm http://rohr.aiax.de/berichte.htm)
utilise cette méthode et contrôle des miroirs moyennant rénumération. Sauf erreur de ma part, il ne cite pas la précision de ses plans de référence, comment et avec quoi ils ont été contrôlés.

Cordialement

Spirou

[Strock Pierre 228]

Très bien tout ça! Il y a des nouveautés.
J'ai retrouvé avec plaisir quelques références déjà connues.

C'est pas mal cet interféro. Dommage qu'il y ait cet écart entre les faisceaux. C'est sans doute cela qui limite l'application sur les miroirs très ouverts, non? À moins que ce ne soit la lentille?

Y-a-pas à dire, l'interféro est un juge de paix! À ce propos, quels fabricants français peut-il présenté un test interféro de ses miroirs?
Pierre

[David Vernet 131]

Un seul test ne peux jamais prétendre à être un juge de paix.
C'est le croisement de plusieurs tests de principe différent ( en atelier et sur le ciel ), donnant des résultats cohérents entre eux qui amélioreront la certitude des résultats.

[Rydel_Charles 12]

Bonsoir à tous, la discussion se développe !

A partir de quand un miroir est très ouvert ? L'écart entre les faisceau n'est pas un problème Pierre, la lentille fait 10-15mm. D'abord il est faible, ensuite il se calcul (voir plus haut), enfin le logiciel en tient compte.

Les remarques de Spirou sont intéressantes. Aurait-il réalisé un tel interféro et si oui aurait-il des photos à nous communiquer, des recommandations pratiques de réalisation etc ?

Spirou nous dit : pour contrôler des télescopes entiers, il est nécessaire de posséder un plan de référence de grand diamètre.

Rien n'empêche à priori de contrôler directement un asphérique et de soustraire l'aberration sphérique. Autre méthode je suppose seulement, mettre en série un élément disposant d'une aberration sphérique opposée afin de faire un nul test.

Il nous dit aussi : Plus le rapport F/D est petit, plus l'aberration de sphéricité sera importante, plus les franges circulaires seront nombreuses.

Ceci n'est pas un défaut rédhibitoire avec la nouvelle version de OpenFringe qui utilise une transformé de Fourrier et se trouve d'autant mieux qu'il est mieux échantillonné. Cela dit, il s'agit de miroirs ouverts entre 4 et 8, qui représentent déjà au moins 90% des miroirs produits. On trouvera toujours un cas ou ça marche mal, mais c'est pas une raison. La question c'est : est-ce acceptable ?

Enfin Spirou fait remarquer que : Personnellement une mesure au Foucault faite par un amateur expérimenté est plus crédible à mes yeux qu'une mesure faite avec un interfero de Bath par un amateur vindicatif et inexpérimenté.

certes. Mais l'inexpérience n'est pas éternelle, l'un n'exclue pas l'autre, et c'est en interférant que l'on devient...interféron (;>. Bref, il faut un début à tout et je suis ravi de trouver quelqu'un qui l'a fait et qui ne va pas manquer de faire profiter de son expérience les inexpérimentés vindicatifs que nous sommes (;>!

Et c'est parce que je partage l'avis de David que j'y songe, à l'interfero... Et celui là semble vraiment pas cher et pas dramatique à réaliser, les cubes coutent une poignée de $$$.

Bonne nuit.

Charles

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 28-01-2007).]

[Spirou 0]

Tu as raison Pierre, c'est le montage off axis de l'interfero de Bath qui introduit de l'astigmatisme et limite ainsi ses possibilités de contrôler directement des systèmes (paraboles ou télescopes). Le contrôle en indirect est toujours possible, il faut soustraire l'astigmatisme off axis à l'aide des coeff de zernike (avec la bonne orientation !) lors de l'interprétation avec le soft. C'est faisable, et c'est ce que font les Allemands (Rohr ...).

Là encore, il faut se poser la question de la pertinence de retrancher une aberration importante pour accéder aux faibles erreurs de lambda/8. Une aberration importante de l'ordre de plusieurs lambdas empêche une mesure précise des faibles aberrations même avec l'aide du meilleur logiciel. Une simulation numérique serait intéressante pour chiffrer l'ensemble. Les personnes qui ont du temps de dispo...

A t'entendre Pierre, lorsque tu dis "l'interfero est un juge de paix" j'ai un peu l'impression qu'un resultat interferometrique est un peu comme une parole d'évangile ? C'est senser apporter la preuve par A+B !
Je peux te comprendre dans la mesure ou certains fabricants (Anglais, Allemands ou Americains) livrent leurs optiques avec des bulletins interferometriques (Zygo ...). Cela fait très professionel, impartial, sujet à aucune discussion.
De mon utilisation régulière d'interferomèetres (Zygo ...) je nuancerais tes propos. L'interfero n'est pas impartial : cf les polemiques entre Rohr et ses collègues, les entreprises d'optique qui livrent des résultats faux grace aux interferos (intentionnellement ou non...) ... On peut me repondre c'est pareil avec le foucault ! Oui c'est vrai, mais évitons de mettre l'interfero sur un piedestal. Pour qu'une méthode de contrôle soit valide, cela dépend en grande partie de son utilisateur.

Non Charles, je n'ai pas réalisé l'interfero de Bath car je préfère de loin le Fizeau qui est un interfero on-axis. Pour l'interfero de Bath, il est nécessaire de réduire au minimum la distance off axis.
Le Fizeau que Ceravolo propose me plait beaucoup plus. http://www.ceravolo.com/testing/interferometer.htm
Pour 400$ vous disposer d'un interfero axis qui évite tout bricolage logiciel imprécis lorsque le système est ouvert !

"C'est en interferant que l'on devient interferon" : entièrement de ton avis. J'encourage les manips interfero (je ne dénigre pas l'interfero de Bath), mais évitons d'y voir La Methode Universelle sans y voir ses dangers et ses inconvenients. Les Allemands utilisent l'interfero de Bath depuis plus de 10 ans, et ils se disputent régulièrement entre eux à propos des résultats.

A+

Spirou

[Rydel_Charles 12]

je lis de la part de Spirou :

"Tu as raison Pierre, c'est le montage off axis de l'interfero de Bath qui introduit de l'astigmatisme et limite ainsi ses possibilités de contrôler directement des systèmes...Une aberration importante de l'ordre de plusieurs lambdas empêche une mesure précise des faibles aberrations " et aussi : " il faut se poser la question de la pertinence de retrancher une aberration importante "

* Ou Spirou voit-il systématiquement une aberration importante ? C'est curieux mais personne ne semble avoir lu mon post avec la formule qui donne l'astigmatisme, que Spirou présente ici hélas comme "plusieurs lambda" indépendamment du F/D laissant ainsi entendre qu'il y a toujours plusiers lambda alors que le calcul montre plus haut 1/24 de lambda ! Il est vrai que dans les deux cas il y a de l'astigmatisme mais c'est quand même pas pareil. Speak with data please.

Spirou nous dit : On peut me répondre c'est pareil avec le foucault !

* Non c'est bien pire ! La méthode dépend de l'oeil exercé de l'expert et de sa subjectivité. En outre on n'a qu'une vision échantillonnée de la surface, 4 à 8 endroits et pas de vision globale.

Le Bath à un petit défaut parfaitement acceptable et calculable (donc gérable) en regard de ses qualités, la première étant le coût et la facilité de réalisation.

Pour le Ceravolo, la lentille coûte à elle seule 375$, un gros cube pour Bath coûte 35$, une lentille de 15mm, 5-10$ ça vaut bien une petite concession et rien ne dit que les défauts de la lentille du Ceravolo sont meilleur que le léger défaut introduit par l'astigmatisme du Bath.

Le mieux c'est de parler avec des chiffres et éviter les assertions vagues du type : c'est plus cher (de combien ?), y'a d'la coma, de l'aberration sphérique, de l'astigmatisme (combien et pourquoi, comment on justifie ?) etc etc.

Alors parlons plutôt des aspects positifs de l'interféro, plutôt que de nous expliquer pourquoi ça marchera pas, Spirou qui est un expert, devrait nous expliquer ce que l'on doit faire pour que ça marche. Think positive !

Comme l'a dit le grand Sénèque : Ce n'est pas parce que les choses sont difficiles que nous ne les faisons pas, mais parce que nous ne les faisons pas qu'elles sont difficiles !

[a s p 0 6 844]

le souci que je vois avec le fizeau (présenté par ceravolo) c'est la cohérence de la source qui est nécessaire pour couvrir des différences de chemin optique de plusieurs mètres, disons jusqu'à 6 pour les instruments amateurs.
c'est un souci qui peut se résoudre avec des finances (ceravolo utilise un he-ne) mais le prix de construction, comme sa facilité, est un facteur important dans la diffusion de ce type de test chez les amateurs.
les amateurs allemands utilisent des diodes laser vertes sur leur LUPI (interferometre de michelson avec chemins optiques de longueurs différentes), c'est peut être une solution pour consevrer le budget dans une enveloppe acceptable.

[a s p 0 6 844]

un autre interférometre dont il est question actuellement sur la liste interferometry est le PDI ("interféromètre par diffraction d'un point" en gros) qui lui peut travailler sur l'axe moyennant l'utilisation d'un cube séparateur.
pour moi il a le même inconvénient que le fizeau puisqu'il fait appel à un élément optique peu courant, une lentille de référence pour le fizeau et un masque absorbant à trou pour le PDI.
le LUPI que j'évoque dans le post précédent a le défaut d'avoir le bras de référence séparé du bras de mesure ce qui signifie que dans les conditions amateurs il faut s'attendre certainement à batailler assez méchemment avec les vibrations (surtout si vous habitez dans un immeuble ou à coté d'une route très fréquentée par exemple).

[Ce message a été modifié par asp06 (Édité le 28-01-2007).]

[Spirou 0]

Pour Charles,

Si, si j'ai bien lu ton post, et le mien après relecture n'est pas explicite du tout. Pour l'astigmatisme, tu as raison, elle reste petite.

L'aberration importante dont je parle c'est l'aberration de sphericité au rayon de courbure. Un exemple, un 400 mm ouvert à 4 presentera environ 5 lambda d'aberration de sphericité. Le logiciel peut soustraire ces 5 lambda, il n'y a aucun probleme mais la mesure perd alors toute sa precision. Meme si le plan de Rohr n'est pas à l/10, je prefère une mesure en autocollimation avec un plan moyen qu'une mesure au rayon de courbure. J'ai mesuré des 200 à F/D 6 au rayon de courbure, j'estimais pouvoir garantir l/4 au maximum, OK le ccd avait une faible résolution mais c'était un instrument pro avec phase shifting. Mais un 300 ouvert à 5 et ses 2 lambda de AS me semble être un grand maximum.

Charles, ai je une fois dit que le Bath était un interfero à proscrire ? Je préfère personnellement le Fizeau combiné avec un plan de référence qui me semble plus adapter pour des artisans (pour un investissement plus lourd : 2 References et He Ne obligatoire). Personnellement, lorsque l'on commence à retrancher trop d'aberrations du setup (aberration de sphéricité, astig) je me dis que la manip interfero n'est pas très sérieuse pour une entreprise qui travaille dans l'optique. Alors que le Bath est accessible comme tu le dis à l'amateur désireux de maniper avec un interfero.

Je m'étonne encore que les artisans francais ou des revendeurs (OU, M, ...) ne se soient pas encore lancer dans la fab d'un interfero : le côté High Tech de l'interferomètre plait tellement aux amateurs (juge de paix, impartial ...) que la première entreprise qui se lancera dans la fab d'un interfero verra à mon avis son CA augmenter.
Le gros avantage de l'interferomètre à mes yeux est de détruire définitement la course au lambda /100. On se rend compte alors qu'un front d'onde à l/4 fournit de bonnes images et qu'une optique de grand diamètre ne dépassera presque jamais l/8. L'homme étant de nature polémique, le sujet de la polémique se déplacera du foucault vers l'interfero ;-)

Spirou

[Kentaro 0]

" À ce propos, quels fabricants français peut-il présenté un test interféro de ses miroirs? Pierre"

Mirro-sphère délivre notamment un test de l'astigmatisme sur Interféromètre Fizeau sphérique:
http://www.mirro-sphere.com/Accueil.htm

[Rydel_Charles 12]

Spirou, ton assertion :

" Le logiciel peut soustraire ces 5 lambda, il n'y a aucun probleme mais la mesure perd alors toute sa precision."

Qu'entends tu par "toute sa précision" ? Pourquoi n'essaierais-tu pas la dernière version 7.5 de OpenFringe avec les Igrammes que l'on trouve sur les deux listes dont j'ai donné les coordonnées voire les tiens ? ça permet de travailler sur du concret et donner des chiffres, voir si oui ou non c'est acceptable par un amateur. N'oublions pas que les aberrations sont orthogonales (indépendantes).
http://tech.ph.groups.yahoo.com/group/Torusmirrorgroup/photos

OK le ccd avait une faible résolution mais c'était un instrument pro avec phase shifting.

Aujourd'hui on peut faire des mesures avec des 8-10Mpixels et pas 300Kpixels. Sans compter que les softs sont améliorés. Quand à l'aberration sphérique, on devrait pouvoir l'annuler par une lentille dans le chemin optique (Dall test ou Ross test) si ça pose problème.

Outre cela, ce qui nous intéresse en premier lieu, c'est une mesure impersonnelle et complète du miroir. Il y a des gens qui ont recoupé robot-foucault, interfero et foucault manuel sur d'excellent miroirs paraboliques. R-Foucault et interfero donnent les même résultats sur un parabolique à epsilon près. Foucault manu est un peu différent et plus optimiste.

N'oublions pas que la première aberration qui nous intéresse est la sphérique, les astigmatismes que j'ai pu rencontrer même chez des débutants était de L/16 selon un axe et L/12 par exemple sur un autre.

A l'atelier nous mesurons couramment à plusieurs, des miroirs à lambda/16 au foucault. Je veux dire que les différents mesureurs trouvent la même chose sans évidemment s'être concerté, avec des réglages de départ différents ! Cela ne veut pas dire que le miroir est à L/16 mais un miroir mesuré L/16 l'a été à L/14 en angleterre au Zigo si ma mémoire est bonne.

Conclusions pour moi :

Jusqu'à preuve du contraire, le Bath est l'interféro le plus abordable pour l'amateur, tant au niveau prix qu'au niveau facilité de réalisation et trivialité du matériel.

Il existe certes d'autres solutions, mais elles sont moins abordables et plus chère\plus difficilement réalisable.

La question, maintenant qu'il apparaît que personne semble-t-il ne l'a réalisé en france est : qui se lance ?
J'avoue être très tenté...

Charles

[Rydel_Charles 12]

Voici un message de K.L.Bath, l'inventeur de l'interféromètre du même nom :

Hi, Charles,

I appreciate that now also a Frenchman is interested in the interferometer. Probably you are in Paris? I'm living near Freiburg in the Black Forest, Germany. To your questions:

1. The amount of setup introduced astigmatism is negligible as long as the beam distance is below 5 mm. Dave Rowe kindly gave a formula for quantification:

(c'est la formule que j'ai donné plus haut) Comment diable mettons une image dans cette messagerie ?

2. I never had problems with the quality of the parts. As I told before I used to Porro prisms of binoculars in the beginning, glued together with e.g. sunflower oil. The only drawback of the binocular Porros are the usually big phases at the edges producing a considerable beam distance. But Porro prisms eventually found in the drawer usually have very small phases.

3. A physical reference sphere isn't necessary because the interferometer is a so called common path interferometer. The reference light cone is generated by the small lens. The undisturbed parallel and narrow beam 1' returning from the mirror forms a <point source> P1 between the lens and cube W1 and this way the needed reference cone.

Thanks for your interest in the interferometer.

Karl-Ludwig

[a s p 0 6 844]

charles, mettre une copie d'un message d'une liste normalement accessible aux seuls abonnés c'est un peu limite

par rapport à la réponse de spirou tu as raison de noter, il me semble, que les detecteurs ont changés et que l'échantillonnage des franges est bien meilleur à présent.

[Spirou 0]

Je partage tes conclusions :

- le Bath est adapté aux amateurs car de réalisation facile, peu couteux.

- Qui se lance ? "J'avoue être très tenté..."
Ben vas y ! Pour l'avoir vu et utilisé, c'est vraiment un interfero à la portée de tous.

Par contre, pour les tests faits en Angleterre, je suis plus réservé sur les interferogrammes présentés par les différents amateurs ou ceux affichés sur le site web. Mais je suis maintenant rassuré d'apprendre que leurs mesures correspondent aux tiennes. Le croisement des tests, il n'y a que cela de vrai. Ceci dit, l'ideal reste à mes yeux un test - en fonction - du télescope complet : le mieux étant sur une étoile (Roddier, Shack-Hartmann pour les quantitatifs et Foucault pour le qualitatif).

Spirou