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。 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。 从德国邮回的镜子： 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 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) 1/8λ 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： 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 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。
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
Fraction | P-V
Decimal | Marechal
RMS* | Strehl
Ratio | Comments | | 1/3 | .333 | .094 | .71 | | | 1/4 | .250 | .071 | .82 | Rayleigh Limit | | 1/5 | .200 | .057 | .88 | | | 1/6 | .167 | .047 | .92 | Good | | 1/7 | .143 | .041 | .94 | Very Good | | 1/8 | .125 | .036 | .95 | Excellent | | 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。)
1.Setup compensation 补偿检测 通过ZEMAX计算，用本方法能检测斯特尔律0.999845的主镜 搭建起来后的检测装置 In 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！) 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！） 刀口图 光栅图 Lyot 我也不知道是什么 人工星点图：800倍
2. Setup autocollimation（自准直检测） Flat 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！） Some 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 光栅图 Lyot 还是不知道是怎么做的，哪位高人可以帮忙解释一下
3. Radius of curvature（曲率半径处检测） test 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） So 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0.999 For 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》
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千斤顶
显身卡
王师傅结合检测和意见可以再次提高自己的手艺了，恭喜，
