RMS - Airylab

Bilan d’incertitude
AiryLab SARL,12 Impasse de la Cour, 83560 Vinon sur verdon. Tel : [phone] Mail : i[email protected] SARL au capital
de 55 000€ RCS Draguignan : 521 683 193
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Version
Date
Auteur
Description
Initiale
2 Sept 10
Frédéric Jabet
Version initiale
4 Sept 10
Frédéric Jabet
Ajout optique N = 2
14 Sept 10
Frédéric Jabet
Ajout incertitudes, diffraction et
autocollimation
22 Sept 10
Frédéric Jabet
Incertitude liée à la longueur d’onde
0.9
22 Sept 10
Frédéric Jabet
Bilan d’incertitude
1.0
27 Sept 10
Karine Chevalier
Approbation
1.01
12 Oct 10
Frédéric Jabet
Ajout objectif N = 6.4
1.02
25 Oct 10
Frédéric Jabet
Reconstruction document
1.03
15 Nov 10
Frédéric Jabet
Prise en compte double passage
1.04
18 Nov 10
Frédéric Jabet
Ajout miroir REOSC 530mm
1.05
1er Fev 11
Frédéric Jabet
Ajout incertitude miroir elliptique
Airylab
Présentation et bilan des incertitudes lors de la
caractérisation des systèmes optiques

Bilan d’incertitude
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Sommaire
Introduction ........................................................................................................................................... 3
Modes de mesure .................................................................................................................................. 4
Cas 1a : mesure d’un système transmissif, conjugaison infini foyer, illumination par fibre optique .. 4
Cas 1b : mesure d’un système transmissif, conjugaison spécifique, illumination par fibre optique... 4
Cas 2 : mesure d’un miroir sphérique concave par illumination directe ............................................ 5
Cas 3a : mesure d’un miroir asphérique en double passage .............................................................. 6
Cas 3b : mesure d’un système transmissif en double passage ........................................................... 7
Diagramme d’Ishikawa ........................................................................................................................... 8
Incertitudes ............................................................................................................................................ 9
Haso + mouvement d’air + vibration non référencée ....................................................................... 10
Haso + mouvement d’air + vibration référencée .............................................................................. 12
Calibration du LIP + Défaut du miroir de calibration ........................................................................ 14
Optique N=2 ................................................................................................................................. 15
Optique N=6,4 .............................................................................................................................. 17
Optique N=10 ............................................................................................................................... 19
Optique N=4 ................................................................................................................................. 21
Résumé de la détermination statistique Type A ........................................................................... 23
Incertitudes .................................................................................................................................. 23
Maintien de l’optique testée ............................................................................................................ 24
Diffraction ........................................................................................................................................ 25
Stabilité temporelle Haso et température........................................................................................ 27
Stabilité source et fibre .................................................................................................................... 28
Modélisation de Zernike ................................................................................................................... 29
Longueur d’onde .............................................................................................................................. 30
Miroir d’autocollimation BD-6 .......................................................................................................... 31
Miroir d’autocollimation REOSC-530 ................................................................................................ 33
Miroir elliptique ............................................................................................................................... 35
Bilan d’incertitude ................................................................................................................................ 36

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Introduction
Ce document présente les incertitudes liées à la mesure de systèmes optiques sur la plateforme de
métrologie de la société Airylab. Il donne également le bilan des incertitudes en fonction des
différents protocoles de test mis en œuvre.

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Modes de mesure
Airylab mesure des systèmes optiques convergents ou plans par la méthode de Shack Hartmann.
L’analyseur provient de la société Imagine Optic, ainsi que pour le système d’illumination.
La méthode de mesure par Shack Hartmann offre une large enveloppe de fonctionnement.
Néanmoins elle doit être utilisée dans la limite des spécifications données par le constructeur en
termes de dynamique et de tilt.
Plusieurs modes de mesure peuvent être utilisés par Airylab en fonction du type d’échantillon à
caractériser.
Cas 1a : mesure d’un système transmissif, conjugaison infini foyer,
illumination par fibre optique
Ce cas concerne des optiques :
• D’une taille inférieure à la pupille de l’analyseur HASO soit 4,9mm pour une pupille circulaire
• D’une ouverture numérique inférieure à 0,12 qui est l’ouverture d’une fibre optique
monomode 4µm.
Dans ce cas une fibre optique monomode fournit un front d’onde sphérique de très grande qualité
pour illuminer l’échantillon depuis son foyer. Le faisceau collimaté est mesuré par l’analyseur. Airylab
dispose de sources laser à 473, 543 et 635nm.
Il est possible de remplacer le laser fibré par un point source sur dépoli tournant pour des ouvertures
numériques plus importantes. Dans ce cas, une intégration plus longue de la mesure supprimera
complètement les micro-tilts produits par le dépoli. Un centrage par rétroréflexion d’un laser HENE
est nécessaire pour se positionner sur l’axe de référence du système.
Cas 1b : mesure d’un système transmissif, conjugaison spécifique,
illumination par fibre optique
Ce cas concerne des optiques :
• D’une taille quelconque

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• Dont le fonctionnement nominal n’est pas à la conjugaison infini-foyer, mais néanmoins
convergente
• Dont l’ouverture numérique résultante est compatible avec la dynamique du HASO soit
inférieure à 0,1
Ce cas est proche du cas 1a. Seule la contrainte supplémentaire de convergence doit être prise en
compte.
Cas 2 : mesure d’un miroir sphérique concave par illumination directe
Ce cas concerne des optiques :
• Sphériques concaves
• De taille quelconque
• De nombre d’ouverture compris entre N=2 et N=20
• Au centre de courbure ou dans le champ.
Dans ce cas et les suivants, Airylab utilise la solution d’illumination LIP fournie par Imagine Optic et
destinée à être utilisée sur le HASO32 du même constructeur. Cette solution fournit une illumination
directement depuis l’analyseur. Des optiques adaptables du même constructeur permettent de
diverger le faisceau d’illumination en fonction de l’ouverture de l’échantillon à mesurer.
L’ensemble HASO + LIP + Optiques a été appairé et réglé par le constructeur.
A chaque montage, l’ensemble HASO+LIP+optique doit être calibré par un miroir sphérique de
référence. Cette calibration est nécessaire dès que l’optique a été démontée ou si la longueur d’onde
utilisée a changé.