Controlling Mirror Mutual Arrangement in Three-Mirror Telescopes Using Computer-Generated Hologram Optical Elements

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

A solution to the precision control issue of mirror mutual arrangement in centered three-mirror telescopes is proposed based on the application of axial computer-generated hologram optical elements (CGHOE) both at the stage of telescope assembly and adjustment and during operation to ensure their regular additional adjustment.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Andrei Melnikov

JSC Scientific and Production Association “State Institute of Applied Optics”

Author for correspondence.
Email: gipo@shvabe.com
ORCID iD: 0000-0002-3318-9853

Cand. of Tech. Sc., Associate Professor; Head of Department

Russian Federation, Kazan, Tatarstan

References

  1. Bronshtein Yu. L. Krupnogabaritnye zerkalnye sistemy (kontrol’ geometrii, justirovka). M.: DPK Press, 2015. 600 p. (In Russ.). Бронштейн Ю. Л. Крупногабаритные зеркальные системы (контроль геометрии, юстировка). М.: ДПК Пресс, 2015. 600 с.
  2. Chen Zh., Zhu J., Peng J., et al. A coaxial and off-axial integrated three-mirror optical system with high resolution and large field of view. Journal of the Optical Society of Korea. 2016; 20 (1): 94–100. doi: 10.3807/JOSK.2016.20.1.094.
  3. Bakholdin A. V., Butylkina (Rodionova) K. D., Vasil’ev V. N., et al. Development and analysis of reflective and catadioptric optical systems for Earth remote sensing. Journal of Optical Technology. 2017; 84 (11): 761–766. doi: 10.1364/JOT.84.000761. Бахолдин А. В., Бутылкина (Родионова) К. Д., Васильев В. Н. и др. Разработка и исследование зеркальных и зеркально-линзовых оптических систем для дистанционного зондирования Земли. Оптический журнал. 2017; 84 (11): 55–61.
  4. Stahl H. P. Advanced ultraviolet, optical, and infrared mirror technology development for very large space telescopes. Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. 2020; 6 (2): 025001–1–025001–26. doi: 10.1117/1.JATIS.6.2.025001.
  5. Guo Xi., Dong L., Zhao Yu., et al. Imaging and image restoration of an on-axis three-mirror Cassegrain system with wavefront coding technology. Applied Optics. 2015; 54 (10): 2798–2805. doi: 10.1364/AO.54.002798.
  6. Tsukanova G. I., Butylkina K. D. Fast three-mirror objectives having no intermediate image with convex second and concave third mirrors. Journal of Optical Technology. 2014; 81 (3): 114–117. doi: 10.1364/JOT.81.000114. Цуканова Г. И., Бутылкина К. Д. Светосильные трехзеркальные объективы без промежуточного изображения с выпуклым вторым и вогнутым третьим зеркалами. Оптический журнал. 2014; 81 (3): 3–7.
  7. Savitskiĭ A. M., Sokol’skiĭ M. N. Optical systems of objectives for small spacecraft. Journal of Optical Technology. 2009; 76 (10): 657–661. doi: 10.1364/JOT.76.000657. Савицкий А. М., Сокольский М. Н. Оптические системы объективов для малых космических аппаратов. Оптический журнал. 2009; 76 (10): 83–88.
  8. Patent RU 2327194. Trekhzerkal’naya opticheskaya sistema bez ekranirovaniya / Grammatin A. P., Gryaznov G. M., Starichenkova V. D. 20.06.2008. (In Russ.). Патент РФ 2327194. Трехзеркальная оптическая система без экранирования / Грамматин А. П., Грязнов Г. М., Стариченкова В. Д. 20.06.2008.
  9. Patent RU 82876. Trekhzerkal’naya opticheskaya sistema bez ekranirovaniya / Danilov V. A., Putilov I. E., Savitskiy A. M., et al. N. 05.10.2009. (In Russ.). Патент РФ 82876. Трехзеркальная оптическая система без экранирования / Данилов В. А., Путилов И. Е., Савицкий А. М. и др. 10.05.2009.
  10. Kendrick S. E., Woodruff R. A., Hull T., et al. Multiplexing in astrophysics with a UV multi-object spectrometer on CETUS, a probe-class mission study. Proceedings of SPIE. 2017; 10401: P. 1040111–1–1040111–9. doi: 10.1117/12.2286681.
  11. Savitskiĭ A. M. How the thermal regime affects the structural characteristics of a space telescope. Journal of Optical Technology. 2009; 76 (10): 662–665. doi: 10.1364/JOT.76.000662. Савицкий А. М. Влияние теплового режима на конструктивные характеристики космического телескопа. Оптический журнал. 2009; 76 (10): 89–93.
  12. Baloev V. A., Ivanov V. P., Larionov N. P., et al. A precise method of monitoring the alignment of two-mirror telescopes, based on a system of synthesized annular holograms. Journal of Optical Technology. 2012; 79 (3): 167–173. doi: 10.1364/JOT.79.000167. Балоев В. А., Иванов В. П., Ларионов Н. П. и др. Прецизионный метод контроля юстировки двухзеркальных телескопов на основе использования системы кольцевых синтезированных голограмм. Оптический журнал. 2012; 79 (3): 56–64.
  13. Venzel’ V. I., Danilov M. F., Savil’eva A. A., et al. Applicability limits of methods for assembling and adjusting axisymmetric two-mirror objectives with aspheric mirrors. Journal of Optical Technology. 2019; 86 (4): 213–221. doi: 10.1364/JOT.86.000213. Вензель В. И., Данилов М. Ф., Савельева А. А. и др. Границы применимости методов сборки и юстировки осесимметричных двухзеркальных объективов с асферическими зеркалами. Оптический журнал. 2019; 86 (4): 22–31. doi: 10.17586/1023-5086-2019-86-04-22-31.
  14. OST 3-4730-80 – OST 3-4732-80. Sbornik otraslevykh standartov. Detali opticheskiye s asfericheskimi poverkhnostyami. Metod kontrolya s ispol’zovaniyem sintezirovannykh gologramm. Vved. 01.01.1981. M.: Izd-vo TSNII «Kompleks», 1980. 69 p. (In Russ.). ОСТ 3-4730-80 – ОСТ 3-4732-80. Сборник отраслевых стандартов. Детали оптические с асферическими поверхностями. Метод контроля с использованием синтезированных голограмм. Введ. 01.01.1981. М.: Изд-во ЦНИИ «Комплекс», 1980. 69 с.
  15. Patent RU 2786688. Golograficheskoye ustroystvo dlya kontrolya form asfericheskikh opticheskikh poverkhnostey / Lukin A. V., Mel’nikov A. N., Skochilov A. F. 23.12.2022. (In Russ.). Патент РФ 2786688. Голографическое устройство для контроля формы асферических оптических поверхностей / Лукин А. В., Мельников А. Н., Скочилов А. Ф. 23.12.2022.
  16. Belozerov A. F., Larionov N. P., Lukin А. V., et al. On-axis computer-generated hologram optical elements: History of development and use. Part 1. Photonics Russia. 2014; 4: 12–32. Белозёров А. Ф., Ларионов Н. П., Лукин А. В. и др. Осевые синтезированные голограммные оптические элементы: история развития, применения. Ч. 1. Фотоника. 2014; 4: 12–32.
  17. Poleshchuk A., Matochkin A. Lazernye metody kontrolya asfericheskoy optiki. Photonics Russia. 2011; 2: 38–44. (In Russ.). Полещук А., Маточкин А. Лазерные методы контроля асферической оптики. Фотоника. 2011; 2: 38–44.
  18. Agachev A. R., Larionov N. P., Lukin A. V., et al. Computer-generated holographic optics. Journal of Optical Technology. 2002; 69 (12): 871–878. doi: 10.1364/JOT.69.000871. Агачев А. Р., Ларионов Н. П., Лукин А. В. и др. Синтезированная голограммная оптика. Оптический журнал. 2002; 69 (12):23–32.
  19. Melnikov A. N. Possibility of using cylindrical on-axis computer-generated holograms for controlling the shape of large-sized aspheric surfaces. Journal of Optical Technology. 2023; 90 (9): 517–522. doi: 10.1364/JOT.90.000517. Мельников А. Н. Возможность применения цилиндрических осевых синтезированных голограмм для контроля формы крупногабаритных асферических поверхностей. Оптический журнал. 2023; 90 (9): 45–54. doi: 10.17586/1023-5086-2023-90-09-45-54.
  20. Larionov N. P., Lukin A. V., Melnikov A. N., et al. Laser and holographic stand for the alignment control of Cassegrain and Ritchey-Chretien telescopic systems. Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2014; 23 (4): 254–258. doi: 10.3103/S1060992X14040055.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Object branch of the HCD for the mutual arrangement of mirrors by the example of a CTMS without an intermediate image: a – simplified schematic optical diagram (SOD) with the autocollimation beam path in the transmitted light; b – simplified SOD with the autocollimation beam path in the reflected light; c – simplified SOD with the quasi-autocollimation beam path and wavefront reversal; d – system of the circular axial CGHOE on the polished flat back surface of the mirror 2 (view A); e – system of the cylindrical axial CGHOE on the polished flat back surface of the mirror 2 (view A′); f – system of the circular axial CGHOE on the convex surface of the mirror 2′; g – system of the radial-sector axial CGHOE on the convex surface of the mirror 2′; h – system of the circular axial CGHOE on the convex surface of the mirror 2′; i – system of the radial-sector axial CGHOE on the convex surface of the mirror 2′ (the mirrors 3 and 4 are not shown in the views B, B′, C, C′); the legend is given in the text

Download (357KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Melnikov A.