Interférométrie et contrôle de miroir

[CPI-Z 1 238]

Bonjour à tous

L'interférométrie semble être la plus précise des méthodes pour contrôler un miroir astro.
Cependant il faut analyser les résultats...

Comment interpréter les graphes, courbes ou schémas donnés par exemple par OpenFrige, comment lire la quantité de matière à enlever en phase de polissage sur un miroir ?

Prenons pour exemple une simple aberration de sphéricité.
Supposons que l'on veut obtenir un miroir sphérique D200mm F/5
D = 200mm R = 2000  K = 0
Le miroir réalisé fait D 200mm R = 2000 mais K = -0,2 donc le miroir usiné manque de matière sur les bords ou le centre n'est pas assez creusé.

Dans OpenFringe après avoir rentré les valeurs théoriques du miroir, on simule le miroir réalisé dans l'onglet Zernike, la valeur de sphéricité réalisée correspondant à celle du Nul Test du miroir elliptique, facteur de correction pour K = -0.2 à savoir -0.1894 pour l'onde 550nm.
(l'inverse est semblable, obtenir un miroir à K = -0.2 et avoir réaliser un miroir sphérique)

Nous obtenons les résultats suivants :
Rapport de Strehl : 0,753
Front d'onde L/11,8
K = -0,2
Le miroir semble bon !
Si l'on regarde le profil, un maximum à 0,0847 (1/11,8) et un minimum vers -0,19
Le Contour donne de 0 à 0,284 soit L/3,5 (environ 0,0847+0,19)
Déjà là je ne comprend pas la différence entre L/11,8 et L/3,5 !!!

De plus si l'on fait le calcul par géométrie sur une diagonale du miroir, on trouve une différence de marche maximale entre le théorique sphérique et l'ellipse de K = -0,2 (le réalisé) un delta de 625nm soit 1,14 onde
Il y aurait donc 625/2 nm à enlever (au centre ou au bord) soit PTV de 313nm (L/1,76)
Le miroir réalisé est donc très mauvais en utilisation sphérique…

Entre la valeur de correction -0,189 et -625nm (-1,13 onde) il y a un facteur 6

Il y aurait donc un facteur 6 entre PTV réel et la valeur de Zernike dans Openfringe?
Je perds mon latin !!!

Alors, comment faut-il lire et comprendre OpenFringe lors de contrôles en polissage ? Comment connaître la quantité de matière à enlever pour obtenir le miroir que l'on souhaite ?

Merci, votre analyse me sera précieuse...

[ABDEL 50]

Salut à toi
Pour guider le travail ya pas mieux que le Foucault,tu suit mieux l'évolution de la forme et aspet,l'interfero sert juste à conforter ton résultat final pas pour conduire des retouches,c'est comme ça que je vois la chose

[G.fr 0]

Bonjour,

"L'interférométrie semble être la plus précise des méthodes pour contrôler un miroir astro."

si tu commences par de la provocation ça va pas aller !! L'autocollimation, le Foucault sur le ciel, le null test de Waineo, le null test de Ross, allez hop, aux oubliettes ;-)

"Alors, comment faut-il lire et comprendre OpenFringe lors de contrôles en polissage ? Comment connaître la quantité de matière à enlever pour obtenir le miroir que l'on souhaite ?"

La pratique de la retouche à la main est la même quelle que soit la méthode de test : par essai et tâtonnement ;-)

le K -0,2 que te donne le log est le meilleur profil par rapport à la déformation intrinsèque actuelle de ton miroir.
Si tu veux un miroir sphérique tu dois mettre K à 0 et enlever du verre là ou le log te montre des bosses .
Connaitre le ratio temps de polissage / quantité de matière à enlever dépend de nombreux facteurs, pour les limiter, il te faudra fabriquer une machine de polissage locale reproduisant les mêmes pressions et amplitudes . Si polissage à la main, comme dit plus haut, essais et tâtonnements..

Mais , pour faire un sphérique tu auras plus vite fait d'utiliser le Foucault. Ou chose amusante, de faire les deux et comparer.

[bruno thien 224]

Pour espérer retoucher convenablement un miroir, le préalable est de réaliser des mesures fiables. Peu importe la méthode utilisée, l'essentiel est que l'on soit à l'aise avec cette méthode, il faut donc choisir celle que l'on préfère utiliser. Ce n'est pas la méthode utilisée qui va faire la qualité de la mesure (et encore moins les retouches du miroir ), mais l'habilité de l'opérateur.
Comme le dit souvent David Vernet, le mieux c'est d'utiliser une seconde méthode et voir si elles se recoupent. Cà permet d'éviter pas mal d'erreurs!

[CPI-Z 1 238]

Merci pour vos réponses

Effectivement il est recommander d'effectuer des mesures avec des moyens différents et de comparer les résultats.
Cependant dans un premier temps il est nécessaire de comprendre la lecture de l'outil de mesure, là tâtonner conduit à l'aventure voir à la perte.

Couper une planche à une longueur de 1m nécessite au minimum un outils de coupe, mais aussi un outil de mesure tel que le mètre ruban par exemple, d'abord comprendre sa lecture, et après éventuellement tâtonner pour ajuster la coupe à la bonne longueur ...

Comment lire et comprendre les résultats d'un interférogram avec OpenFringe ou avec les polynômes de Zernike (comme dans le Test de Roddier) pour connaître quantitativement où enlever la matière sur la verre... Les astronomes et opticiens dans les observatoires utilisent de tels outils lors des contrôles de fabrications ou dans l'optique adaptative ext …, cela fonctionne très bien …

Mon exemple de miroir sphérique qui en réalité est elliptique avec K=-0,2 démontre ma mauvaise lecture et donc mon incompréhension à transposer les résultats donnés en nanomètre de verre à enlever ...

Votre aide SVP

[astrovicking 902]

" Les astronomes et opticiens dans les observatoires utilisent de tels outils lors des contrôles de fabrications "

Oui, enfin tu ne le sais peut être pas, mais là G.fr qui t'a répondu (Franck Grière) est un opticien très réputé pour ses miroirs de qualité ( http://www.mirro-sphere.com/topic/index.html ), de plus on te cite aussi David Vernet qui est responsable de l'atelier d'optique de "LISE" ( https://lise.oca.eu/spip.php?rubrique56 lien à recopier dans ta barre de navigation)....

Il me semble que ce qu'ils ont à dire est pour le moins digne d'intérêt...

[Ce message a été modifié par astrovicking (Édité le 05-03-2014).]

[G.fr 0]

Les astronomes et opticiens dans les observatoires utilisent de tels outils lors des contrôles de fabrications ou dans l'optique adaptative ext …, cela fonctionne très bien …

la grosse majorité du temps, pour de l’asphérique, l'interferometre est couplé à un null test , sinon, l'interfero doit encaisser de l 'aberration sphérique qui peut amplifier le bruit de mesure. De plus ce sont des interfero qui donnent plusieurs mesures par minutes, ce qui permet un alignement / optimisation de la mesure pratiquement en temps réel, pas le même prix et beaucoup plus pratique qu'un Bath ;-). http://www.youtube.com/watch?v=DSbJcfYv4a0

Pour Le Foucault, l’œil , lui, est sensible à au moins 24 images secondes

Comment lire et comprendre les résultats d'un interférogram avec OpenFringe ou avec les polynômes de Zernike (comme dans le Test de Roddier) pour connaître quantitativement où enlever la matière sur la verre...

mets un exemple , on t'expliquera
Mais tu as compris en substance, tu mesures, tu mets le coefficient de déformation désiré,en fonction de la longueur d'onde utilisée, tu verifies que tu lis de la hauteur de verre, et pas du front d'onde, et tu enleves ( pour du spherique ) du verre , là ou il y a des bosses ( sous reserve de faire varier le rayon de courbure afin d'optimiser la retouche )

[Ce message a été modifié par G.fr (Édité le 06-03-2014).]

[CPI-Z 1 238]

Je suis heureux d'être en contact avec des personnes particulièrement compétentes, mon problème est bien de comprendre et dans l'interprétation de résultats donnés par logiciels tels que Openfringe ou WinRoddier, qui utilisent les polynômes de Zernike.

Aussi je reprend mon exemple simple, pour être sûr de partir sur un base commune comprise de tous.

But : miroir sphérique de diamètre 200mm et de rayon R = 2000mm. Sa constante de Schwarzschild est donc de K = 0.
Supposons que le miroir réalisé est un miroir elliptique de même diamètre (200mm), de même rayon au centre (2000mm) mais avec une constante K de -0,2.
Ces deux surfaces sont distinctes et leur différence peut s'exprimer mathématiquement par la formule des coniques :

où y est la hauteur en fonction de x distance du centre au point considéré avec K donné. La différence de hauteur sur le verre entre les 2 profils est obtenue par simple soustraction

Dans notre exemple on obtient :
pour x = 0 h = 0
pour x = 25mm h = 1nm
pour x = 50mm h = 20nm
pour x = 75mm h = 99nm
pour x = 100mm h = 313nm

On peut tracée la différence de profil

Si l'on fait correspondre les centres (comme sur le graphe), le miroir elliptique est de 313nm plus bas sur les bords. Comme on ne peut pas rajouter de matière, on peut faire correspondre les bords et là enlever 313nm de verre au centre.
Dans tous les cas la simulation optique montre que le miroir elliptique donne une image bien dégradée au centre de courbure, la différence de marche du bord par rapport au centre est voisine de 313nn x 2 = 626nm.

Si l'on choisi 550nm pour l'onde, cette différence vaut 1,14 onde ou encore ces 313nm sur le verre représente onde/1.76 de PTV sur le verre.

Cet exemple me semble significatif car entre les 2 surfaces seule une aberration de sphéricité les distinguent, paramètre que l'on peut rentrer manuellement dans les logiciels évoqués.
De même on peut envisager de tester d'autres paramètres, comme un cylindre donné pour l'astigmatisme...

Avant d'aller plus loin et de rentrer dans OpenFringe ou WinRoddier, sommes nous d'accord jusqu'ici ?

Cordialement CPI-Z.

[G.fr 0]

Cet exemple me semble significatif car entre les 2 surfaces seule une aberration de sphéricité les distinguent, paramètre que l'on peut rentrer manuellement dans les logiciels évoqués.

Si tu compares une ellipse ou tout autre asphérique à une sphére oui tu auras de l’aberration sphérique ;-) mais c'est parce que tu as isolé ce paramètre.

De même on peut envisager de tester d'autres paramètres, comme un cylindre donné pour l'astigmatisme...

c'est dailleurs le premier paramètre à vérifier avant de démarrer une retouche

Avant d'aller plus loin et de rentrer dans OpenFringe ou WinRoddier, sommes nous d'accord jusqu'ici ?

oui, au fait , avant d'aller plus loin

quel est le but de ta démarche , de contrôler ou de fabriquer un miroir ?
Dans le premier cas il n'y a rien à décorréler du résultat , dans le deuxième c’est utile de le faire .

[CPI-Z 1 238]

Nous sommes donc d'accord sur la différence de profil entre ces 2 miroirs.
Voyons ce que nous donne OpenFringe

Le miroir théorique est défini par les paramètres dans configuration et le miroir mesuré est donné par les coefficients de Zernike (coefficients Wyant dans l'onglet Zenikes).

Si l'on rentre le théorique sphérique D=200mm, R=2000 et K=0, le nul test activé à 0 (mesuré au centre de courbure) et que l'on laisse tous les coefficients Wyant à 0, la surface d'onde est parfaite, le miroir théorique et mesuré sont identiques, voir l'image :

Si l'on rentre maintenant un théorique D=200mm, R=2000 et K=-0,2, le nul test activé donne -0.1894, tous les coefficients Wyant à 0 donne un résultat d'onde déformée, voir ci-après.

Par contre si l'on attribue à l'aberration de sphéricité la valeur de -0.1894 (celle du nul test) on obtient une surface d'onde parfaite. On peut donc définir le miroir mesuré elliptique de K=-0.2 par ce coefficient à la valeur de -0.1894 voir schéma :

Reprenons le miroir théorique sphérique D=200mm, R=2000 et K=0, le nul test activé à 0, et rentrons le mesuré par le coefficient de -0.1894 dans l'aberration de sphéricité (miroir elliptique avec K=-0.2 comme on vient de le voir juste plus haut). On obtient :

On peut afficher le résultat en profil sur le verre, pour pouvoir le comparé au résultat mathématique initial...

Je lis rapport de strehl 0.753 rms wavefront 1/11.8 (0.085 wave)... bref toutes les valeurs données dans mon premier mail .
Le profil sur le verre (surface error en nm) donne une différence de hauteur entre 70 et 80nm, nous sommes très loin des 313nm obtenus par le calcul... et si je gratte la bosse (de révolution circulaire) en laissant le centre et le bord du disque aux valeurs initiales je ne comprends pas comment je pourrais obtenir le bon profil du miroir sphérique souhaité.

En résumé je ne comprends pas ces résultats, et encore moins comment transposer ces résultats en matière à enlevée pour passer par exemple du miroir elliptique avec K = -0.2 à un miroir sphérique à K = 0.

Pour revenir à l'aberration de sphéricité, quelque soit sa valeur la forme du profil reste la même, seule l'amplitude change. On peut faire la même analyse pour les autres aberrations, dont l'astigmatisme très important...
WinRoddier fonctionne de la même manière, par exemple en utilisant les simulations, seuls les coefficients changes, ce ne sont pas ceux de Wyant mais directement en nm RMS. Dans l'exemple on aurait 48.8nm.

Bref je revient à ma question initiale comment comprendre ces lectures, je dois faire une erreur d'interprétation pour quantifier et localiser la matière à enlever pour obtenir le miroir souhaité.

PS : Je dois m'absenter cette semaine et je ne suis pas sûr d'avoir un accès internet, alors excusez-moi si je ne répondrais pas rapidement

Cordialement

[CPI-Z 1 238]

Hello

Personne n'a répondu ?

La différence de hauteur de verre entre le miroir sphérique et le miroir elliptique est de 313nm (entre le centre et le bord). L'aberration de sphéricité du logiciel dans tous les cas met le centre et le bord à la même hauteur et suggère un travail de polissage entre ces zones..., la différence de hauteur ne peut donc pas être corrigée en suivant les directives du logiciel...

Quelle erreur de lecture je fais ?

La problématique est la même entre un miroir sphérique et un miroir parabolique !
Le logiciel donne également les résultats des test de Foucault et du Ronchi. J'appelle les connaisseurs de ces méthodes à donner leurs lectures ...

N'y a-t-il personne pour m'éclairer ?

[G.fr 0]

bonjour,

je n'ai pas trop eu le temps de regarder ton post, et je répondrais un peu à coté , par une question :

"En résumé je ne comprends pas ces résultats, et encore moins comment transposer ces résultats en matière à enlevée pour passer par exemple du miroir elliptique avec K = -0.2 à un miroir sphérique à K = 0."

admettons que tu ai 330 nm à enlever, as tu une méthode de polissage pour enlever précisément cette quantité au bon endroit ? en une seule fois ? sans tâtonnement ?
Je ne me suis jamais interessé à ce coeff , mais par intuition je me pose une question, pourrais tu le faire varier un peu ? voir ce que ça donne ?

fr.G

[CPI-Z 1 238]

Merci G.fr de ne pas laisser mourir ce sujet.
(le polissage c'est un autre sujet)
OpenFringe et WinRoddier sont des logiciels gratuits disponibles à tous, ce qui n'enlève rien à leurs valeurs comme les polynômes de Zernike que bien évidement je ne remets pas en cause non plus.

Il est facile de simuler toute valeur, il suffit de modifier les coefficients (manuellement)..., pour l'aberration de sphéricité quelque soit sa valeur, les bords et le centre reste à la même hauteur (seule l'amplitude de la vague change) et donc reste sans différence de hauteur entre le centre et les bords contrairement à la réalité, par exemple entre le miroir sphérique et son miroir parabolique de même rayon de courbure au centre...

[CPI-Z 1 238]

En clair, il semble que personne dans AstroSurf ne connaît OpenFringe ou le contrôle de miroir à l'aide des polynômes de Zernike !!!

HELP HELP HELP ...

[ABDEL 50]

salut

Peut être que le sujet ne passionne pas?

Utiliser open fringe pour conduire des retouches,je sais pas faire;j'ai pris l'habitude du foucault pour savoir où retoucher;l'interféromètre,est pour moi plus pratique pour un test final en vu de conforter les résultats du foucault
A mon stade je n'ai pas réellement pratiqué ce test car ne possédant pas pour l'heure de webcam;à l'APN la pupille est ovale

Si je comprends bien, tu chercherais à savoir grace au bath comment conduire des retouches de polissage?

[CPI-Z 1 238]

Effectivement je souhaite entre autre utiliser un Bath pour évaluer les retouches.
Le contrôle d'un miroir en final a la même problématique, comment quantifier des défauts si l'on a un doute sur le résultat, en particulier si la conique et donc la forme principale du miroir comme la parabole n'est pas correctement quantifiée.
Une conique à -0.8 à la place de -1 même avec un excellent RMS donne un médiocre télescope est mauvais, avec -0.92 déjà 20% de la lumière est perdue (idem pour un miroir sphérique dans un Schmitt qui serait elliptique ...).

[ABDEL 50]

"Le contrôle d'un miroir en final a la même problématique, comment quantifier des défauts si l'on a un doute sur le résultat, en particulier si la conique et donc la forme principale du miroir comme la parabole n'est pas correctement quantifiée."

De toute manière quelque soit la méthode de contrôle,elle sera toujours antaché d'erreur(expérience de l'opérateur,sensibilité et limite du test)
Que t'ai une bosse à user de 100nm +/-20nm d'erreur ça ne change rien à la façon de conduire la retouche(tu sais que t'as une bosse;lorsque la hauteur sera faible,là tu auras un doute car si tu n'as plus que 20nm +/-20nm,tu fais quoi??tu arrêtes ou continues?

En générale,avant toute chose on définit les paramètres du miroir;focale diamètre;conique;et si le bath te sort un bon profil mais avec la conique TRES différente de ton objectif,c'est que t'es loin;
un exemple concret:il y a une infinité de parabole lorsqu'on parabolise un miroir;mais elle sont toute utilisable en newton

"Une conique à -0.8 à la place de -1 même avec un excellent RMS donne un médiocre télescope est mauvais, avec -0.92 déjà 20% de la lumière est perdue (idem pour un miroir sphérique dans un Schmitt qui serait elliptique ...)."

Dans ton cas ça revient par exemple à mettre un parabolique dans une chambre de schmidt;ça ne fonctionnera pas

Pour terminer,le meilleur moyen de lever le doute,c'est de croiser plusieurs test

[serge vieillard 6 935]

Salut
c'est le papy Rydel qui pourrait répondre avec truculence sur ce sujet, étant le fervent promoteur de la méthode. Où'k'il est ????
Juste que cela me confirme que ces usines à gaz sont extrordinaire, on "fait de la science", on touche des trucs de haut vol, c'est la panacée car on semble toucher du doigt la réalité de la surface optique.
A l'usage, mon sentiment est qu'il faut être pragmatique et avancer. Pour cela, un bon visu au foucault, une étoile artificielle et un train de mesures suffisent dans bien des cas à mener très loin de travail de retouche. C'est simple et efficace, et tant pi si je n'analyse pas un énieme niveaux de ces fameux polynômes dont il y a encore peu, j'ignorais le nom.
Bon courage en tout cas.

[astrovicking 902]

De grâce Serge, ne réveille pas le dragon! Psschuuuutt!

[CPI-Z 1 238]

Merci Abdel, mais parfois j'ai le sentiment d'écrire dans le vide...

Bien évidement « il y a une infinité de parabole lorsqu'on parabolise un miroir» mais pour un rayon au centre de courbure donné il n'y a qu'une parabole celle avec sa conic de -1
De même pour un sphérique il y à une infinité de conics possibles, mais seule celle avec K = 0 est la sphère.
Tu confirme bien ce besoin puisque tu écrits toi même « Dans ton cas ça revient par exemple à mettre un parabolique dans une chambre de schmidt;ça ne fonctionnera pas »

Donc le défaut de forme n°1 d'un miroir est bien l'aberration de sphéricité (sphère, ellipse, parabole, hyperbole ...)

C'est exactement ce que je disais et c'est ce que démontre mon exemple : si l'on veut un sphérique D= 200 et R=2000 (K = 0 forcement) et qu'en réalité le miroir réalisé est elliptique avec le même diamètre et le même rayon de courbure au centre mais avec K = -0.2 Openfringe retrouve bien le K = -0.2 mais donne un défaut de forme d'environ 70nm (avec un RMS mieux que L/11,8) le miroir serait presque bon, alors qu'en réalité le défaut de forme est de plus de 314nm !!!... Optiquement dans un Schmidt ou un Mack il est mauvais!!!

On est très loin des 20nm que tu évoquais.

Alors ou est l'erreur de lecture ou de compréhension de ce logiciel?
Peut-on donc faire confiance à OpenFringe ?

On peut aller plus loin :
314nm/70nm = 4,5 donc une micro bosse de 20nm peut en réalité se rapprocher des 100nm et si l'erreur est confirmée tes bosses de 20nm sont en réalité des montagnes... Alors ?

[David Vernet 131]

J'utilise pas Open fringe, je mène mes retouche à l'ancienne, mais bon tu peux pas juste fixer ta conicité une bonne fois pour toute dans ce logiciel?
Ensuite tu corrige tes défauts en fonction de ca. Normalement il n'y a pas de quoi se faire des nœuds au cerveau. Ou alors si c’est si merdique que ca que t'en est encore a pas savoir quoi retoucher, laisse tomber Open fringe et met toi au Foucault, au moins ton travail de retouche avancera...

D'ailleurs j'ai beau relire, nulle part je vois le problème posé clairement, genre: Je veux retoucher tel miroir, de tel diamètre avec telle conicité (-1 si je fais un newton par exemple). Bref je ne comprend pas bien cette discussion sur la conicité, tu la détermine en fonction de ton projet, point barre.
Ensuite si le logiciel "fait ce qu'il veut" de la conicité, bin change de logiciel...

[Ce message a été modifié par David Vernet (Édité le 02-04-2014).]

[CPI-Z 1 238]

Monsieur Vernet avec tout le respect que l'on vous doit, votre ton comme votre réponse montre que vous n'avez rien lu et compris!

[David Vernet 131]

Ah bien peut être bien, mais alors faut mieux expliquer dans ce cas

[CPI-Z 1 238]

Vous utilisez OpenFringe ? NON.
donc j'arrête là.

[David Vernet 131]

Pas de soucis, je faisais que passer