Компьютерное моделирование деформации кварцевой двояковыпуклой линзы при вакуумном креплении в интерферометре

Современные проекционно-оптические системы, такие как DUV-литография и высокоапертурные объективы, требуют высокой точности обработки поверхностей, что делает учет механических деформаций оптических элементов особенно важным. В статье представлены результаты компьютерного моделирования деформации кварцевой двояковыпуклой линзы диаметром 195 мм под воздействием вакуума. Исследование выполнено в программных комплексах CAE (Computer-aided engineering) с различными алгоритмами расчетов. Использовалась модель линзы, спроектированная в системе CAD (Computer-aided design). Материал линзы – кварцевое стекло с модулем Юнга 72 ГПа и коэффициентом Пуассона 0,17. Установлено, что рабочий перепад давления 15 кПа вызывает неравномерную деформацию поверхности линзы с максимальными значениями от 22,59 до 23,24 нм в зависимости от алгоритма расчета. Расхождение между результатами составило 2,8 %. Установлена линейная зависимость деформации от перепада давления: при изменении перепада с 0 до 18 кПа деформация возрастает от 0,75 до 27,74 нм. Наибольшее искажение поверхности наблюдается в центральной зоне линзы, что критично для интерферометрических измерений, требующих точности в нанометровом диапазоне. Результаты подчеркивают необходимость корректировки параметров вакуумного крепления для минимизации деформаций и повышения качества обработки оптических поверхностей.

1. Morphology Evolution of Fused Silica Surface During Ion Beam Figuring of High-Slope Optical Components / W. Liao [et al.] // Applied Optics. 2013. Vol. 52, No 16. P. 3719–3720. DOI: 10.1364/AO.52.003719.

2. Correction of High Spatial Frequency Errors on Optical Surfaces by Means of Ion Beam Figuring / M. Ghigo [et al.] // Optical Manufacturing and Testing VII. 2007. Vol. 6671. DOI: 10.1117/12.734273.

3. Ion Beam Figuring System for Ultra-Precise Optics / Z. Yuan [et al.] // Key Eng. Mater. 2012. Vol. 516. P. 19–24. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.516.19.

4. Интерферометрия, как высокоточный инструмент для контроля оптических элементов прецизионной оптики / Е. Е. Майоров [и др.] // Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 11. С. 192–196. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-11-192-196.

5. Ядровская, М. В. К вопросу о компьютерном моделировании / М. В. Ядровская // Advanced Engineering Research. 2020. Т. 20, № 3. С. 332−345. DOI: 10.23947/2687-1653-2020-20-3-332-345.

6. Polyak, B. T. Newton’s Method and Its Use in Optimization / B. T. Polyak // European Journal of Operational Research. 2007. Vol. 181. P. 1086–1096. DOI: 10.1016/j.ejor.2005.06.0.

7. Meza, J. C. Newton’s Method / J. C. Meza // Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics. 2010. Vol. 3. P. 75–78. DOI: 10.1002/wics.129.