Изработването на качествено огледало е сложен и деликатен процес, който не може да бъде постигнат само с машинна обработка. Необходим е високо квалифициран ръчен труд на опитни специалисти в тази област. Затова методиката и начинът на изработване на оптични огледала не са се променили съществено през последните десетилетия. Подобрили са се само начините и методите на измерване на оптичната повърхност, като например лазерната интерферометрия.

Решихме да споделим етапите, през които преминава изработването на едно огледало, както и изследването и оценката на качеството на изработката. Огледалото, което ви представяме е част от поръчка за изработване на телескоп Добсън с апертура 355мм и светлосила f/5 , като моделът е нашият мобилен, разглобяем и силно олекотен телескоп „Gemini“ с ажурна конструкция.

На първо място е нужно да бъде избрана бланка - подходящ вид стъкло, с подходяща дебелина и желан диаметър. За този диаметър - 355 мм, задължително стъклото трябва да е боросиликатно, с нисък коефициент на температурни разширения. Тъй като оптичната повърхнина е изключително прецизна, то дори и най-малките температурни или механични премествания оказват влияние върху точността на наблюденията. Ако стъклото е с недостатъчна дебелина или неподходящо разтоварено (поставено по неподходящ начин), дори под собствената си тежест то се деформира и качеството на образа се влошава. Като оптимален вариант на цена, вид стъкло и дебелина на бланката е избрано боросиликатно стъкло BOROFLOAT®33 на немската фирма SCHOTT с дебелина 25мм. Предвид сравнително малката дебелина за такъв диаметър, за да се избегнат механичните деформации, огледалото ще бъде разтоварено на 18 точки.

С цел да се елиминират евентуално съществуващи повърхностни напрежения, които често предизвикват астигматизъм, задната страна на огледалото е шлифована до плоска повърхност с абразив до номер 320.

Първото нещо, което трябва да се направи е да се вдълбае грубо предната страна на огледалото до желания радиус на кривина на сферичната повърхнина. Вдълбаването може да се извърши по различни начини, един от който е и ръчно с метален диск или тръба и абразивен прах. При този начин рискът от допускане на грешка или неравномерно вдълбаване е по-малък, както и се избягва и най-малкото ненужно изтъняване на бланката. Огледалото беше вдълбано до желания радиус на кривина R=3500 мм с абразиви номера 40 и 70 за около 8 часа чисто време. Точността на достигнатата сферична повърхнина се измерва и контролира със сферометър с индикаторен часовник.

 След грубото вдълбаване, огледалото беше шлифовано с помощта на специална машина за шлифоване и различни по едрина абразивни прахове, както и специално изработен инструмент с повърхност от стъклени плочки. Машинното шлифоване от абразив номер 70 до абазив номер 1000 отне около 6 часа чисто време. При най-фините прахове, контролът за плавност и равномерна кривина се контролира предимно с така наречения "шарпи тест" (начертаване на мрежа по повърхността на огледалото с маркер). При това шлифоване сферичната повърхнина придобива своята еднаква кривина по целия диаметър на огледалото и по всички профили. Много е важно, за да бъде избегнат астигматизъм и неравномерност на повърхнината при шлифоване, огледалото да бъде завъртано често.

След финото шлифоване, повърхнината на огледалото трябва да бъде полирана. Полирането се извършва с помощта на цериев оксид и специално изработен инструмент с повърхност от оптична смола. Полирането се извършва машинно по същия начин както и финото шлифоване. Полирането на огледалото ни отне около 10 часа.

Качеството на полировката се проверява визуално или с помощта на лазерна показалка. Качеството и правилната сферичната повърхнина се проверява и следи с помощта на уред на Фуко по метода на сенките и по метода на Ронки. Картината, която би трябвало да се наблюдава по метода на Ронки е прави успоредни линии с изправени краища по цялата повърхнина на огледалото. За да бъде избегнат астигматизъм, огледалото отново трябва да бъде завъртано често. Полирането приключва едва когато изследванията дадат отлични резултати.

След полирането следва фигуриране на сферичната повърхнина до параболична. Това е най-сложният и отговорен етап от изработването на огледалото. За изработване на качествено огледало с такъв голям диаметър се изисква дългогодишен опит и познания, както и много търпение и постоянство. Фигурирането се извършва ръчно с помощта на цериев оксид и специални инструменти с различен диаметър с повърхност от оптична смола. Ползват се различни видове щрихи на фигуриране, които от една страна коригират повърхнината в различни зони, но от друга страна изглаждат тази повърхнина и осъществяват плавен преход между отделните зони. През цялото време процесът се следи с помощта на уред на Фуко по отделни зони, както и с помощта на интерферометър. Резултатите от измерванията се обработват от специален софтуер, който дава информация за достигналия етап и качество на фигурирането. Това е изключително трудоемък и деликатен процес. Фигурирането на огледалото отне около 2 седмици.

В изработването на огледала е утвърден стандарт за качество, който може да бъде характеризиран с помощта на няколко показатели. Един от показателите е така наречената грешка „от връх до долина“ или „Peak to Valey“, обозначаван като P-V. Този показател дава информация за разликата между най-високата и най-ниската точка от повърхнината на огледалото. При грешка P-V по-малка от 1/4 от дължината на вълната, огледалото покрива критерия за качество. Недостатък на този показател е, че той не дава представа за цялостната картина на изследваната повърхнина.

Може би показателят, който характеризира най-пълно и най-добре изследваната повърхнина е коефициента „Strehl“. Този показател отчита не само големината на грешката по цялата повърхнина, но и гладкостта на повърхнината, плавния преход между всички зони, както и съществуващия астигматизъм. Този коефициент варира от стойности нула до единица, като стойността единица означава перфектно огледало и е практически недостижима. При коефициент Strehl по голям от 0.82 се приема, че огледалото покрива критериите за качество. Ето как е класифицирано качеството на огледалото в зависимост от коефициента Strehl:

Strehl Ratio     Коментар за качеството

0.050               Неизползваемо - недовършено
0.090               Много лошо – става за огледало за бръснене
0.390               Лошо
0.710               Задоволително
0.820               На допустимата граница
0.880               Добро
0.920               Много добро
0.940               Много добро – с високо качество
0.950               Отлично
0.960               Отлично
0.969               Отлично – превъзходно
0.974               Отлично – причина да се гордеете – в топ 1%
0.978               ОТЛИЧНО – ИЗКЛЮЧИТЕЛНО МАЛКО ОГЛЕДАЛА  С ТОВА КАЧЕСТВО

Като наш вътрешен стандарт сме приели стойност за коефициента Strehl по голям от 0.9, но почти винаги постигаме резултат над 0.95 . Всички изработени от нас огледала покриват тези показатели. Трябва също да споменем, че колкото диаметърът и светлосилата на огледалото са по-големи, толкова е по-трудно да бъде изработено качествено огледало с високи показатели.

Бяха направени изследвания на готовото огледало с помощта на уред на Фуко и интерферометър в четири положения на огледалото и резултатите бяха обработени от специализиран софтуер. Бяха получени следните стойности: стойност на грешката P-V за сферична аберация, получена от изследването с уреда на Фуко PV = 1/27 от дължината на вълната и коефициент Strehl от изследванията с интерферометър Strehl = 0.980 . При изследване на диаграмата на сенките по метода на Фуко се забелязва изключително гладка повърхнина с много плавен преход по всички зони.

Може да кажем, че е постигнат отличен резултат, който се стараем да постигаме на всички наши огледала.

Огледалото е алуминизирано от външен изпълнител с качество на покритието 93% отражателна способност.