STEMMED MIRROR

독특한 디자인으로 장착 응력과 변형 최소화

플랫 미러를 키네마틱 마운트 가장자리 쪽으로 장착하면 미러 표면에 응력이 가해집니다. 이에 따라 왜곡이 발생하면서 반사 웨이브프론트의 품질이 저하하는 결과가 초래되고 특히 고품질 미러일수록 이러한 단점이 더욱 부각되어 나타납니다. 반면에 stemmed mirror는 미러 후면에 돌출된 소형 직경의 "stem"에 장착되어 미러 표면의 응력이 크게 감소하고 안정성은 향상되면서도 비용이 줄어들어 고가의 복잡한 키네마틱 마운트와 기존 미러의 대체품으로 사용할 수 있습니다.

 기존의 미러가 가지고 있는 단점은?

First surface mirror에 지정된 평탄도는 최종 사용 시 실제 평탄도를 반영하지 않을 수 있습니다. 이는 마운트에 미러를 위치시키고 고정을 위해 압력을 가하면 표면에 변형을 일으켜 반사 웨이브프론트의 품질을 저하할 수 있기 때문입니다. 에드몬드 옵틱스의 실험 사례를 예로 들어, 당사 엔지니어가 λ/10 평탄도의 기존 미러를 장착하면서 최대 12 in-oz 토크의 힘을 손으로 가해 고정시킬 때 이와 같은 결과가 나타났으며, 결국 사양이 2배로 변하면서 평탄도가 λ/5까지 저하한다는 것을 알 수 있었습니다.

 해결책: Stemmed Mirror

Stemmed mirror는 특유의 기하학적 구조를 지닌 모놀리식(일체형) 유리 기판으로 제조됩니다. Stemmed mirror와 기계식 마운트 사이의 모든 접촉은 미러의 스템을 통하기 때문에 미러 표면에 가해지는 응력이 크게 감소합니다(그림 1). 단순 키네마틱 마운트는 성능에 큰 영향을 미치지 않으면서 높은 수준의 안정성으로 stemmed mirror를 고정할 수 있습니다. 평탄도를 비슷하게 유지하면서 기존의 미러를 고정하기 위해서는 더 복잡한 고가의 키네마틱 마운트를 사용해야 합니다. 따라서 총 비용면에서 비슷한 수준의 평탄도를 유지하기 위해 복잡한 마운트를 사용하는 기존 미러에 비해 단순 마운트를 사용하는 stemmed mirror가 더 저렴하다고 볼 수 있습니다.

그림 1: 미러의 스템은 키네마틱 마운트에 고정된 채 미러 표면의 평탄부에서 마운팅 안정성을 분리시킴.

λ/10 stemmed mirror와 λ/10 conventional first surface mirror에서 유발되는 광학 수차의 수준을 정량화하기 위해 제어 가능한 정도의 토크(torque)를 가하며 양쪽에 동일한 키네마틱 마운트를 배치하였습니다. 그림 2에 나와 있듯이 stemmed mirror는 최대 12 in-oz의 토크를 가해도 λ/10의 평탄도를 유지한 반면 기존 미러는 동일한 토크를 가해도 본래의 사양을 벗어나 최종적으로 λ/5의 평탄도를 보여주었습니다. 또한 그림 2를 통해 광학 수차를 원인별로 분류한 결과 가장 유해한 수차는 비점수차이고 그 다음 배율 오류임을 알 수 있습니다.

그림 2: Stemmed Mirror가 기존의 미러보다 2배 더 나은 표면 평탄도를 유지하는 것으로 나타남.