Application of induced mechanical stresses in formation of spherical surfaces of interference mirror substrates

Abstract

Предмет исследования. Предложена методика формообразования поверхностей полированных подложек для интерференционных зеркал газовых лазеров, в частности, датчиков лазерных гироскопов. Основное внимание уделено изготовлению деталей из оптического ситалла марки СО-115М с заданной кривизной центральной области и плоской поверхностью периферийного кольца, предназначенной для установки на моноблочный корпус лазерного резонатора посредством оптического контакта. Метод. Требуемый результат формообразования достигался посредством шлифовки и полировки изделий в присутствии дозированных локальных механических напряжений, прикладываемых к мембране в центральной зоне подложки. При этом параметры профиля контролировались с применением методик интерферометрии управляемого фазового сдвига. Экспериментальные результаты сопоставлялись с данными математического моделирования с использованием инженерной программы конечно-элементного анализа. Основные результаты. Установлены характерные зависимости радиусов кривизны сферических поверхностей, получаемых в рассматриваемой технологии, при различных значениях механических нагрузок и геометрических параметров мембран. Особое внимание уделено рассмотрению величин максимального напряжения в образцах и их сопоставлению с предельными прочностными характеристиками материала. Показано, что рассмотренный технологический подход может оказаться эффективным при изготовлении подложек с параметрами, характерными для интерференционных зеркал резонаторов газовых лазеров, в том числе датчиков лазерных гироскопов. Кроме того, описанная технология может использоваться при изготовлении асферических поверхностей подложек. Практическая значимость. Рассмотренный в работе метод позволяет повысить производительность обработки оптических деталей в условиях массового производства. Ключевые слова полировка, сферическая поверхность, механические напряжения, ситалл, лазерная фазосдвигающая интерферометрия