Test di valutazione di una lente

La prima operazione necessaria da eettuare per intraprendere un test di questo tipo consiste nell'allineare la lente al fascio proveniente dall'interferometro. Un tipico setup per un test come questo è riportato in gura 4.11.

CAPITOLO 4. TEST OTTICI

4.4. APPLICAZIONI DELL'INTERFEROMETRO DI FIZEAU 44

Figura 4.11: Esempio di setup per testare una lente utilizzando un interferometro di Fizeau.

La lente viene attentamente allineata rispetto al fascio uscente dall'interferome- tro. Per ottenere il ritorno del fascio nell'interferometro viene utilizzata una super- cie ausiliaria di riferimento, per esempio un piccolo specchio concavo, montata in modo che il suo centro di curvatura risulti coincidente con il punto focale della lente. Il fascio è riesso dallo specchio di riferimento e torna indietro attraverso il sistema. C'è la possibilità che il centro di curvatura dello specchio di riferimento non coincida assialmente con il punto focale della lente. Ciò si ripercuote sull'interferogramma che appare decentrato. Risulta quindi essenziale traslare lo specchio per ottenere l'interferogramma nelle migliori condizioni (con il minimo numero di frange) e in- trodurre il giusto tilt aggiustando la supercie piana di riferimento [16]. In gura 4.12 sono illustrati esempi di interferogrammi nelle varie fasi di assestamento appena descritte.

Un setup alternativo a quello appena illustrato consiste nell'utilizzo di una sfera di riferimento al posto della supercie di riferimento piana in uscita all'interferometro ed è illustrato in gura 4.13.

La lente da testare è allineata al fascio di test e orientata in modo che il punto focale sia coincidente con il punto focale della sfera. Il fascio emerge collimato dalla lente ed è necessaria un'ulteriore supercie, piana, per retroriettere il fascio di test indietro all'interferometro. Esistono sfere con rapporti focali molto diversi fra loro ed è fondamentale sceglierlo attentamente in modo da riuscire a valutare le aberrazioni nella maniera corretta. La lente su cui si deve eettuare il test avrà un certo rapporto focale ed è necessario utilizzare una sfera che abbia un rapporto

CAPITOLO 4. TEST OTTICI

4.4. APPLICAZIONI DELL'INTERFEROMETRO DI FIZEAU 45

Figura 4.12: Aggiustamento del fuoco e del tilt negli interferogrammi. Nell'immagine a non c'è tilt ed è presente defocus, nell'immagine b la maggior parte del defocus è stato rimosso, nell'immagine c è stato aggiunto il tilt. Immagine tratta da [17].

Figura 4.13: Congurazione per il test di una lente che sfrutta uno specchio piano per retroriettere il fascio.

focale pari o maggiore di quello della lente. Ciò perchè è importante testare la lente su tutta la sua apertura, altrimenti andremmo incontro a una sottostima delle aberrazioni [16].

Capitolo 5

Valutazione delle aberrazioni nel

sistema ottico

In questa fase del lavoro di tesi è stato messo a punto un metodo di valutazione del sistema ottico spettrometro, parte fondamentale dello strumento. Lo spettrometro è il cuore dello strumento e la qualità delle immagini ottenute con lo strumento nale è fortemente inuenzata dalla bontà del sistema ottico spettrometro. La radiazione in ingresso nello spettrometro è quella derivante dall'interferenza dei fasci provenienti dal braccio di riferimento e del campione ed è quella da cui si ricavano informazioni sull'oggetto da studiare. Questa viene rivelata da un sensore lineare posto all'uscita dello spettrometro. Studiando un oggetto semplice, posto ad una certa distanza sul braccio del campione, questo fornisce un segnale di interferenza sinusoidale ad una certa frequenza, che aumenta all'aumentare della distanza dell'oggetto [19]. Quindi, per riuscire a vedere un oggetto in profondità, il sistema deve essere in grado di risolvere il più possibile le varie lunghezze d'onda sul sensore. Inoltre, poichè il segnale che arriva da un oggetto è un segnale retrodiuso molto debole, il fascio in uscita dallo spettrometro deve essere sottile in modo da evitare dispersioni di energia al di fuori del sensore. Ciò si ripercuote sul contrasto dell'immagine. Anchè tutte queste condizioni si verichino, il sistema ottico non deve presentare aberrazioni signicative. Per questo motivo il metodo per valutare le aberrazioni dello spettrometro, messo a punto in questo lavoro di tesi, è risultato essere molto importante, soprattutto perchè prima non esisteva un procedimento che l'azienda potesse utilizzare e standardizzare per garantire una buona qualità ottica del sistema, fondamentale al ne di ottenere buone performance dello stesso.

CAPITOLO 5. VALUTAZIONE DELLE ABERRAZIONI NEL SISTEMA OTTICO

5.1. LO SPETTROMETRO E IL SENSORE LINEARE 47

5.1 Lo spettrometro e il sensore lineare

Lo spettrometro consta di un canale di proiezione e uno di ripresa. In ingresso al sistema si trova una bra ottica che trasporta la luce in arrivo nel sistema spettrome- tro. Il sitema ottico di proiezione riceve in ingresso il fascio dalla bra e restituisce in uscita il fascio a raggi paralleli. All'uscita del canale di proiezione si trova un reti- colo di dirazione in trasmissione utilizzato per separare angolarmente tutte le varie lunghezze d'onda. Il sistema di ripresa riceve quindi i fasci collimati dal reticolo ad angoli diversi e focalizza ognuno di essi su un punto del sensore lineare. Il sensore lineare utilizzato è un sensore a semiconduttore C-MOS, a pixel attivi, composto da 4096 pixel quadrati di lato l=7µm. La tecnologia C-MOS nei sensori di radiazione esiste dagli anni '80 ma solo i recenti progressi raggiunti l'hanno resa competitiva. Il sensore attivo C-MOS contiene gran parte delle funzionalità necessarie in ogni singolo pixel, sfruttando appunto la tecnologia C-MOS. Il sensore è cioè un circuito integrato, costituito da una linea di fotodiodi per la rivelazione del segnale, dall'elet- tronica di trattamento del segnale analogico e da un convertitore analogico digitale. Fornisce quindi in uscita un risultato numerico relativo all'intensità luminosa in ogni singolo pixel.

Anchè il sistema spettrometro e sensore lavori nella maniera corretta in fase di allineamento risulta necessario compiere due operazioni atte a garantire il giusto posizionamento del sensore e, di conseguenza, il corretto funzionamento del sistema. Il sensore lineare infatti deve essere posizionato sul corretto piano focale. Il fascio relativo ad ogni lunghezza d'onda deve essere a fuoco sul sensore in maniera tale che le varie lunghezze d'onda siano distinguibili e non vengano mescolate e tutte le lunghezze d'onda devono investire il sensore in modo da non avere perdita di segnale.