Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’interférométrie à balayage de phase est la méthode la plus répandue pour la caractérisation de surfaces optiques, telles que les miroirs utilisés sur les installations laser, les lignes de lumière des synchrotrons, ou bien encore pour les applications en astrophysique.
Le Réseau Optique et Photonique (ROP) de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires (MITI) du CNRS, a créé un groupe de travail sur la métrologie comparative, notamment en interférométrie à balayage de phase. Cinq laboratoires issus du milieu académique (CNRS, CEA et universités) se sont associés afin d’évaluer leurs capacités en métrologie interférométrique.
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Phase Shifting interferometry is the most widely method used for characterizations of optical surfaces, such as mirrors used in laser installations, beamlines in synchrotrons, and applications in astrophysics.
The Réseau Optique et Photonique (ROP) of the Mission for Transverse and Interdisciplinary Initiatives (MITI) at CNRS has established a working group on comparative metrology, particularly in phase scanning interferometry. Five laboratories from academic institutions (CNRS, CEA, and universities) have joined to assess their capabilities in interferometric metrology
Auteur(s)
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Muriel THOMASSET : Membre du comité de pilotage et du Groupe de Travail « Métrologie comparative » du Réseau Optique et Photonique de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires, CNRS. - Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Palaiseau – Synchrotron SOLEIL, Gif sur Yvette
-
Johan FLORIOT : Membre du Groupe de Travail « Métrologie comparative » du Réseau Optique et Photonique de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires, CNRS. - Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
-
Laurent PINARD : Membre du Groupe de Travail « Métrologie comparative » du Réseau Optique et Photonique de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires, CNRS. - Laboratoire des Matériaux Avancés, Villeurbanne
-
Marc ROULLIAY : Membre du Groupe de Travail « Métrologie comparative » du Réseau Optique et Photonique de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires, CNRS. - Laboratoire Charles Fabry, Palaiseau
-
Sylvain SAVALLE : Membre du Groupe de Travail « Métrologie comparative » du Réseau Optique et Photonique de la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires, CNRS. - Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses, École Polytechnique, Palaiseau
INTRODUCTION
Mesurer une surface optique à l’aide d’un interféromètre à balayage de phase est une technique assez simple et rapide à mettre en œuvre . Assurer une démarche métrologique permettant d’assurer la validité des résultats obtenus est une chose plus difficile à appréhender. Une bonne maîtrise de la mesure passe par des procédures d’étalonnage des instruments régulières, la mesure d’objets conservés pour l’observation des dérives et des comparaisons interlaboratoires.
Suite à la volonté d’améliorer la démarche métrologique de certains laboratoires de métrologie académiques, le ROP a mis en place un Groupe de Travail dénommé GT métrologie comparative sur les mesures en interférométrie pour l’analyse de surfaces et de rugosités.
Le but de cette métrologie comparative a été, par l’intermédiaire de la mesure de miroirs plans et sphériques, de comparer les différentes méthodes de mesure et d’analyse de chacun des participants. Puis, à partir des résultats obtenus, de faire émerger une méthodologie commune.
Les participants se sont, au préalable, réunis plusieurs fois pour échanger sur leur méthode de travail et leur technique de mesure. C’est ainsi que les objets tests ont été définis et que certains participants ont fourni des objets pertinents pour observations souhaitées : capacité de reconstruction des basses et moyennes fréquences spatiales (de 1 mm–1 à 1 cm–1), limite de capacité de mesure des instruments en planéité et rugosité.
Pour cela, 3 miroirs en silice ont été échangés au cours de cette intercomparaison : 2 miroirs plans et 1 miroir sphérique.
De la même manière, deux substrats, de 1 pouce de diamètre, l’un en silice, l’autre en silicium, ont été échangés pour des mesures de rugosité.
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KEYWORDS
measurement technique | interferometry | metrology | synchrotron | mirror | optical surface
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Description des objets à mesurer
En anglais
1. Méthodes de mesure et instruments utilisés
1.1 Rappel du principe de l’interférométrie à balayage de phase
L’interféromètre de Fizeau est utilisé pour la mesure de surfaces planes, sphériques ou légèrement asphériques. L’analyse des franges peut être faite de manière statique (on parle d’interféromètre d’atelier), mais la méthode à balayage de phase (« phase shifting interferometry » est la plus utilisée. En enregistrant les images d’intensité pour plusieurs valeurs de déphasage connues par le déplacement, soit de surface de référence (appelé également miroir de référence ou miroir étalon), soit du miroir à mesurer, ou bien par variation de la longueur d’onde, on reconstruit, par des algorithmes appropriés, la surface comparativement à la surface de référence .
C’est l’information de topographie contenue dans la différence de phase entre la lumière réfléchie par le miroir de référence et le miroir à mesurer qui est analysée.
HAUT DE PAGE1.2 Principe du calcul de différence de topographie entre les 2 miroirs
Le détecteur est sensible aux intensités. Le signal interférométrique bidimensionnel
, enregistré pour chaque position sur le miroir (ou sur le détecteur), est le module au carré des amplitudes réfléchies par le plan étalon et le miroir (figure 1) :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GEARY (J.-M.) - Introduction to Optical Testing. - SPIE Press (1993).
-
(2) - MALACARA (D.) - Optical Shop testing. - Wiley Interscience (2007).
-
(3) - ROBINSON (D.W.), REID (G.T.), DE GROOT (P.J.) - Interferogram Analysis, Digital Fringe Pattern and Measurements Techniques. - Institute of Physics Publishing (1993). PDF disponible en lignehttps://www.researchgate.net/publication/253812889_Interferogram_Analysis-Digital_Fringe_Pattern_Measurement_Technique_BOOK_REVIEW
-
(4) - MORROW (K.), BAZAN DA SILVA (M.), ALCOCK (S.G.) - Correcting retrace and system imaging errors to achieve nanometer accuracy in full aperture, single-shot Fizeau interferometry. - Optic express, (2023) PDF disponible en ligne https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-31-17-27654&id=535885
-
(5) - OSTEN (W.) - Optical Inspection of Microsystems. - CRC Press (2019).
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