wenjha 发表于 2011-12-20 22:23

来自德国Wolfgang的干涉仪检测报告（一）

本帖最后由 wenjha 于 2011-12-20 23:39 编辑

来自德国Wolfgang的干涉仪检测报告（一）
使用王师傅的主镜有好多个年头了，153，203，254都用过，王师傅忠实粉丝：）王师傅主镜质量如何，本人其实最有说话的权利。但作为王师傅主镜代理，就不是很合适王婆卖瓜了。呵呵而且很多人需要的是一个量化的数字！不是一个简单的“好”或者“不好”回答得了的。所以这次寄了个王师傅的镜子去德国检测：http://rohr.aiax.de/hp_new/虽然说检测师Wolfgang不是什么大人物，也不是什么大机构，但我觉得比他检测镜子还专业，比他摸过镜子还多的人少之又少。这里是他检测过的镜子，里头不少熟悉的品牌：http://rohr.aiax.de/hp_new/berichte.php从德国邮回的镜子：http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T2USifXkdaXXXXXXXX_!!125719055.jpg这次检测2个目的：1.得到一个量化的数字2.验证王师傅检验手段和设备的精确程度（本人觉得这个更重要）
一点背景知识：
关于衡量主镜精度的几个指标，给初学者简要介绍一下：
表面误差值(Surface PV): PV很好理解，就是Peak to Valley，即波峰波谷的差值。如下图所示http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2HmefXkJaXXXXXXXX_!!125719055.jpg大部分光学厂家都采用表面误差值(Surface PV)测量其产品，即镜面实际面型和参考面型的最大波峰波谷之差王师傅主镜之前也是标注的表面误差(Surface PV)值。因为这是最直接，最易懂的指标。这个对简单的，单个镜片的系统来说可以很好衡量他们的精度。但望远镜系统往往不止一个面，或者不是一个透射面。所以需要更加准确直接一点的衡量指标
波前误差值(Wavefront PV): 波前误差(WaveFront PV)指的是在最终成像面位置的误差值，而不是单个镜片表面误差值。举例：拿折射APO来说，3片玻璃是一个整体，互相搭配实现最佳组合最终得出一个波前误差(WaveFront PV)值。3片玻璃6个面，如果直接给出6个面的表面误差(Surface PV)，会让人有点不知所云的。拿牛反镜面来说，就简单多了，因为只有一个面，但是是90度反射面，波前误差(WaveFront PV)就是表面误差的2倍(Surface PV)。如下图所示：波前误差(WaveFront PV)1/4λ 相当于 表面 误差(Surface PV) 1/8λhttp://img04.taobaocdn.com/imgextra/i4/125719055/T2lmifXk4aXXXXXXXX_!!125719055.jpg波前误差(WaveFront PV)就是最佳衡量望远镜精度的指标了吗？显然不是考虑这样一种情况：一个很好的镜面，但在某处有个小气泡，这个气泡可能深1mm，这个误差值用PV来衡量就不得了了！光波拿绿色来说550nm，那么这个气泡就深将近2000个波长，那么这个镜面的PV=2000λ，超级恐怖吧！但这个PV=2000λ的镜子会很糟糕吗？实际观测说不定比PV=1/10λ的还要强！因为局部对整体影响有限！于是又冒出了下面这个概念：
RMS值（Root Mean Square):也就是误差的均方根值。相当于在PV的基础上做了平均，这样就更能反映面型的真实效果。PV和RMS对比的一个简单的图示，曲线为实际面型，实线为参考面型，虚线为RMS值：http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2qSifXkVaXXXXXXXX_!!125719055.jpg所以波前RMS值(WaveFront RMS)，应该说是比较合适的衡量指标了。但有它还不够直接！
斯特尔律（Strehl Ratio)因为望远镜最终都是用来看星的，所以最终成像星点的艾利斑(Airy Disk)来衡量才是王道！而斯特尔律说的正是最终艾利斑的能量分布！所以Strehl率和波前(Wave Front)RMS应该说是可以划等号的。下图是理想的艾利斑(Airy Disk)图http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T2CCifXkBaXXXXXXXX_!!125719055.jpg理想主镜的Strehl率=1，下图红线部分就是有误差主镜的星点能量分布图。SR的高度就是Strehl率。http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2vR5fXatbXXXXXXXX_!!125719055.jpg
究竟一个什么样的主镜才算一个合格的主镜？根据雷恩判据(Rayleigh Tolerance), 波前误差(WaveFront PV) < 1/4λ 才算达到衍射极限(Diffraction Limited).对牛反镜片来说, 相当于要求 表面误差(Surface PV) < 1/8λ 才算合格的镜片。王师傅主镜过去标称精度优于表面误差(Surface PV) 1/10λ ，其实也就刚刚过了合格线而已。不过话要说回来，国内又有多少厂家生产的牛反能真正算是合格品呢？ 呵呵这也算是国内使用牛反的同好少之又少的一大原因吧！
借用人家一个表：
Commonly Encountered Wavefront Relationships
P-V
FractionP-V
DecimalMarechal
RMS*Strehl
RatioComments
1/3.333.094.71
1/4.250.071.82Rayleigh Limit
1/5.200.057.88
1/6.167.047.92Good
1/7.143.041.94Very Good
1/8.125.036.95Excellent
1/9.111.032.960 (.96)Excellent
1/10.100.028.969 (.97)Excellent
1/11.091.026.974
1/12.083.024.978
但考虑到现在PV值衡量主镜精度是有点Out了，所以用Strehl率最后总结一下。Strehl > 82% 一个合格镜片（恭喜，能得到一个合格的牛反镜片是一件很不容易的事）Strehl> 90% 一个不错的镜片（恭喜，这样的镜片在98%的天气下会和完美镜片观测效果一样好）Strehl> 95% 一个很优秀的镜片（几乎是完美镜片，但还需要好天气来支持，勤观测，肯定有惊人表现力的那一刻）正文：这次寄的是从仓库里头比较好的203镜片里头随机挑选的一个，应该说代表王师傅的中上水平了下文尽量以Wolfgang的邮件原文来组织，括号内为本人注释：I test mirrors in three setups, a) Radius of curvature, b) Kompensation and c) Autokollimation.The best one ist c) Autokollimation. See here: http://www.astro-foren.de/showthread.php?p=33294#post33294
我采用3种不同的检测方法来检测主镜：a)曲率半径处检测 b)补偿检测 c)自准直检测。其中自准直检测是最精确的(王师傅现在也是使用自准备检测结合刀口仪来检测主镜。)
http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T2bCafXn8aXXXXXXXX_!!125719055.jpg
1.Setup compensation 补偿检测具体方法这里有介绍：http://rohr.aiax.de/hp_new/kompensation.php通过ZEMAX计算，用本方法能检测斯特尔律0.999845的主镜http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2UmefXlJaXXXXXXXX_!!125719055.jpg搭建起来后的检测装置http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/125719055/T2dCifXlXaXXXXXXXX_!!125719055.jpgIn this case the compensation lens introduce astigm干涉仪检测结果：补偿镜可能会引入象散，所以测试结果里去掉了这一项。(超级恐怖！球差1/54λ！斯特尔律99.9%！ 刀口仪究竟能检测到多高精度的镜子？恐怕还真没有答案！)http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/125719055/T2n9afXnNaXXXXXXXX_!!125719055.jpg如果算上象散（这个象散是不是主镜的引起的，还得看后面的曲率半径检测结果，不管怎么说， 0.967的斯特尔律也不得了啦！）http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2YB5fXXJbXXXXXXXX_!!125719055.jpg刀口图http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2mB9fXXdbXXXXXXXX_!!125719055.jpg光栅图http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T2w89fXo4aXXXXXXXX_!!125719055.jpgLyot 我也不知道是什么http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/125719055/T2Hl9fXoJaXXXXXXXX_!!125719055.jpg人工星点图：800倍http://img04.taobaocdn.com/imgextra/i4/125719055/T2cl9fXXpbXXXXXXXX_!!125719055.jpg
2. Setup autocollimation（自准直检测）具体方法这里有介绍：http://rohr.aiax.de/hp_new/autokollimation.phpFlat mirror introduce astigmatismus, so I subtract astigmatism自准直用的平面镜可能会引入象散，所以这里去掉了象散（和补偿检测的结果差不多，还是非常令人振奋的！）http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T2z9afXnBaXXXXXXXX_!!125719055.jpgSome notes to the smoothness:下面这些图可以看主镜表面的光滑度：（自准直检测，误差会翻倍，所以是用来检测主镜精度，光滑度的非常严格的方法）刀口图http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T2_SafXmNaXXXXXXXX_!!125719055.jpg光栅图http://img03.taobaocdn.com/imgextra/i3/125719055/T2p9efXmlaXXXXXXXX_!!125719055.jpgLyot 还是不知道是怎么做的，哪位高人可以帮忙解释一下http://img01.taobaocdn.com/imgextra/i1/125719055/T2JmefXlVaXXXXXXXX_!!125719055.jpg
3. Radius of curvature（曲率半径处检测）具体方法这里有介绍：http://rohr.aiax.de/hp_new/roc.phptest for rest astigmatism: It's no significant astigm, no more than PV L/4 or less.剩余象散测试：没有大的象散，应该不超过1/4PV，或者可能更小（曲率半径处检测，因为没有引入任何其他的辅助或者补偿设备，所以用来检测象散. 象散可以说是刀口仪的弱项，所以主镜有象散还是可能的，这个也是以后王师傅需要特别注意的地方）http://img02.taobaocdn.com/imgextra/i2/125719055/T20R9fXohaXXXXXXXX_!!125719055.jpgSo the Strehl value is {0.999 > Strehl > 0.967}所以最终的斯特尔律应该是大于0.967 小于0.999For all this should be a high quality small mirror.整体来说，这是一个非常高质量的小镜子。

结束语其实本人对光学检测不在行，粗略对Wolfgang的检测结果做了翻译和解释，不准确的地方还请大家见谅。Wolfgang真可以说阅镜无数，但交流下来感觉为人还是非常谦逊，是个不错的德国老头：）
这次检测本人觉得很有价值，充分验证了王师傅的设备和检测手段，也提醒了刀口仪在检测过程中的不足。只是可惜镜子小了点，不能太说明王师傅水平。针对这点不足王师傅亲自准备了一个10“的主镜，不说代表王师傅顶级水平也算得上等水平了再次寄往德国检测，结果如何，请听下回分解：）敬请关注：                        《来自德国Wolfgang的干涉仪检测报告二》





Fidodido 发表于 2011-12-20 23:21

这个必须顶，必须顶，必须顶。

马铃鼠 发表于 2011-12-20 23:30

支持王师傅，支持文佳…

boneking 发表于 2011-12-20 23:34

文佳出现了，顶顶顶。

晒一下我的王师傅203牛反，帅吧。::070821_01.jpg::

weiarc 发表于 2011-12-20 23:38

So the Strehl value is {0.999 > Strehl > 0.967}

这么厉害哇 :L

julius_tang 发表于 2011-12-20 23:55

hmm 发表于 2011-12-21 00:36

真厉害，跟期待下次的检测结果，请问下王师傅的镜片是自己加工的，还是一个品牌啊？

xiaobo2 发表于 2011-12-21 08:02

boneking 发表于 2011-12-20 23:34 static/image/common/back.gif
文佳出现了，顶顶顶。

晒一下我的王师傅203牛反，帅吧。

哈哈，这位兄台也是用的EQ4啊那个加长杆有点意思。我看到有人用丝杆来整体代替那个重锤杆效果不错的样子啊可以试试。要么是M6的丝杆延长要么就是用差不多M10的丝杆整体长1M这样3KG的重锤应该可以平衡了::070821_09.jpg::

tianwenmi 发表于 2011-12-21 10:28

本帖最后由 tianwenmi 于 2011-12-21 15:12 编辑

王师傅的镜片是他自己加工的，So the Strehl value is {0.999 > Strehl > 0.967}，难者不会，会者不难啊，国外人能做到的，也不要轻易认为国内别人也做不到，不能输了志气，所以我坚信我们国内的牛反不比国外差到哪里去，不怕艰难，勇于挑战， 坚持不懈，精益求精，是最值得肯定的

tianwenaihao 发表于 2011-12-21 12:53

:lol王师傅结合检测和意见可以再次提高自己的手艺了，恭喜，

目标柏林 发表于 2011-12-21 13:30

本帖最后由 目标柏林 于 2011-12-21 13:31 编辑

不错 这个一定要顶~~~::070821_09.jpg::p.s. 德国人写英文的确是喜欢用k代替c啊~~

tianwenmi 发表于 2011-12-21 15:16

这不是仅仅是王师傅一个人的成绩，也是我们中国民间天文光学事业值得为之骄傲的一件喜事。几十年来，国内民间天文光学从无到有，现在正在不断缩小与世界领先水平的差距。也应该感谢牧夫论坛上的朋友对他的严格监督，鞭策他不断努力提高，不断负重前行

magnizi 发表于 2011-12-21 15:22

又学到不少东西，知识和结论一样重要

乌龟虫 发表于 2011-12-21 16:18

不错，王师傅的镜子迟早是要入手一个的

非非 发表于 2011-12-21 17:04

老咸鱼 发表于 2011-12-21 17:51

这个是lyot test的原理，属于相位检测，比傅科法更精细。

wenjha 发表于 2011-12-21 18:37

boneking 发表于 2011-12-20 23:34 static/image/common/back.gif
文佳出现了，顶顶顶。

晒一下我的王师傅203牛反，帅吧。

你这个太酷了呵呵

wenjha 发表于 2011-12-21 18:40

hmm 发表于 2011-12-21 00:36 static/image/common/back.gif
真厉害，跟期待下次的检测结果，请问下王师傅的镜片是自己加工的，还是一个品牌啊？
...

王师傅磨制 品牌是“众望”
振旺光电代理 呵呵

wenjha 发表于 2011-12-21 18:41

tianwenmi 发表于 2011-12-21 10:28 static/image/common/back.gif
王师傅的镜片是他自己加工的，So the Strehl value is {0.999 > Strehl > 0.967}，难者不会，会者不难啊， ...

哈哈 小张最愤青 ::06::

wenjha 发表于 2011-12-21 18:42

老咸鱼 发表于 2011-12-21 17:51 static/image/common/back.gif
这个是lyot test的原理，属于相位检测，比傅科法更精细。

谢谢 老咸鱼补充:handshake
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