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激光光束波前畸变的径向剪切干涉诊断及其控制新方法研究

波前畸变的检测和控制一直是ICF激光驱动器等其它高功率固体激光器关心的重要课题,它将直接对光束的质量和激光器的造价产生影响。本论文在激光光束波前畸变检测和控制上进行了新的探索,主要就空间相位调制环路径向剪切干涉仪以及它对波前畸变的检测和液晶空间光调制器及其对中频段波前畸变的控制进行了研究,其研究的内容和取得的成果如下:一、根据标量衍射理论,结合低频波前畸变的高斯随机位相分布模型,研究了不同均方根梯度低频畸变波前对激光光束焦斑聚焦性的影响,并采用描述中频段波前畸变的功率谱密度概念,模拟计算了它对激光焦斑旁瓣的贡献。二、为了实现激光光束在确定平面上的波前畸变的准确检测,采用中继成像技术建立了一套基于空间相位调制的环路径向剪切干涉波前传感硬件系统,实验证明,它可用于中低频段波前畸变的检测。三、为实现任意波前的环路径向剪切干涉条纹图的解释,提出了一种新的波前重建算法,并对其收敛性进行了分析,数值计算和实验结果都证明了该算法的正确性。此外  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2002年03期
强激光与粒子束

人造信标波前测量

由于大气湍流等效应的影响 ,限制了天文成像的分辩率。 70年代发展起来的自适应光学技术 ,经过近年来的理论和实验论证 ,在天文领域取得了成功的应用。对于极弱的星体 ,靠其自身的反射光作为自适应系统信标是不可能的。为了解决对极弱星体成像测量中的信标问题 ,80年代提出了 2 0 km以下大气分子的后向瑞利散射人造信标和 90 km钠层对 5 89nm激光的共振反射光人造信标的设想。 1988年美国林肯实验室成功地应用脉冲染料激光器 ,利用 4~ 8km的大气分子后向瑞利散射信标和 2 4 1单元的自适应变形镜 ,实现了对大气湍流的自适应补偿 ,获得了近衍射极限的星象 [1] 。 1981年非利普实验室利用后向瑞利散射人造信标补偿大气效应引起的波前畸变 ,在 1s的暴光时间内 ,获得了 1.3″的大熊星座 5 3ξ双星分辨 [2 ]。  在我国 ,利用自然星信标进行大气效应研究已经取得了很大的进展 [3 ] 。但人造信标由于其复杂的...  (本文共3页) 阅读全文>>

《中国科学G辑:物理学、力学、天文学》2004年06期
中国科学G辑:物理学、力学、天文学

超短超强激光波前修正

惆啾脉冲放大(CPA)技术促进了超短超强激光研究的飞速发展[‘,2],利用该技 术目前人们所能得到的脉冲峰值功率己经达到了几百太瓦(Tw)乃至拍瓦(Pw)的 量级[3],并被广泛地应用于超快x射线源的产生、电子加速、激光聚变、相对论 等离子体物理及强场物理等研究领域[4网.但是,在超强激光与物质相互作用的 实验中,真正起作用的最主要指标通常不是激光的峰值功率,而是可聚焦的功率 密度.为了提高激光的可聚焦功率密度,最直观而常用的措施是提高激光脉冲的 能量、压缩脉冲的宽度,为此就必须发展规模更大的激光装置,但其昂贵的造价 对许多研究人员来说是不现实的.然而,如果能有效地提高激光的光束质量,压 缩可聚焦的光斑尺寸,同样可以得到高的功率密度.考虑到激光的功率密度反比 于激光光斑的平方,因此提高光束质量不仅比提高脉冲能量“经济”得多,而且 对聚焦功率密度还有更为显著的效果[7].实际上,对于同样百Tw的超强激光装 置,由于光束质量的不同,...  (本文共8页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

基于径向剪切干涉波前检测技术的研究

波前检测技术已经广泛应用于各个领域,为科学技术的发展起到了不可替代的作用。与传统的波前检测技术相比,如泰曼-格林干涉仪,径向剪切干涉不需要设置专门的参考光束,因此它能够检测大口径的波前。此外,径向剪切干涉对振动、空气扰动等不敏感,因此它适用于现场使用。但是径向剪切干涉系统的参考波前一般不是一个理想的平面波,干涉条纹图并不直接反应待测波前。这就导致条纹解释和重建波前变的十分困难和复杂。本文分析讨论了几种典型的径向剪切系统,在环路径向剪切干涉仪的基础上设计搭建了径向剪切干涉波前检测系统。现将本文的主要内容归纳如下:1在对径向剪切干涉原理详细阐述的基础上,模拟了径向剪切干涉条纹。2基于相对灵敏度与径向剪切干涉条纹图提出了径向剪切比的选取原则。3根据干涉条纹特点,论述了基于最小二乘法和zernike多项式的拟合算法,并编写了波前重建程序,仿真了简单和复杂波前的复原,并提出了利用相对精度来表征迭代误差。4引入形态学方法来处理干涉条纹图,解...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

《西安航空学院学报》2016年03期
西安航空学院学报

粗糙目标光外差探测中回波波前分布特性研究

0引言光外差探测是公认的具有量子探测极限性能的相干探测技术,可以实现对信号振幅、相位和频率信息的全息探测,在微弱信号探测方面,具有直接探测不可比拟的优点,广泛应用于遥感[1]、激光雷达[2-4]、相干光通信[5-7]、激光测距、测振、测厚度[8]等众多领域。然而,目前国内对光外差探测技术的研究大多数还把目标当做光滑面对待,没有考虑粗糙目标的退相干效应[9],这和实际应用脱节。因此,粗糙目标的光外差探测技术是亟待突破的难关。由于光外差探测技术实现的条件非常苛刻,信号光和本振光需要满足模式匹配、偏振匹配和波前匹配[10-11]等。粗糙面光外差探测技术的实现面临很多困难,深入探讨目标粗糙表面高度起伏对信号光回波波前变化的影响,研究不同粗糙程度目标回波波前的分布特性,是提高光外差探测效率的关键。1理论分析假设不考虑光学系统和传输路径引起的光程差以及光路中其他因素对信号光和本振光初相位和振幅的影响,只考虑由于目标粗糙表面随机起伏在探测器光...  (本文共5页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2013年S1期
强激光与粒子束

嵌入式波前处理与控制系统设计

自适应光学技术,旨在实时消除光学相差。可通过波前补偿提高激光器输出激光的光束质量,达到净化光束的目的,同时,也可通过成像补偿与强激光传输补偿从而用于激光大气传输的相位补偿[1-2]。嵌入式波前处理与控制系统的研制是实现激光系统光束质量控制的关键技术之一,其主要包括波前重构和控制波前校正器实现波前校正。目前常规系统设计中,多采用软件计算的方式,即通过编写软件算法在上位机中完成数据处理,再将指令发往硬件控制其动作,导致系统处理速度较慢,精度较低,闭环控制实时性差[3-4]。针对于此,本文提出了嵌入式波前处理与控制系统体系架构,利用嵌入式自适应控制手段,在底层硬件中一并完成海量数据的计算处理以及控制参数生成,可完全工作于无人值守模式,实现实时闭环控制。1设计方案激光光束质量闭环控制系统是一个多输入、多输出的系统,包含了高速图像采集、目标识别、耦合控制、压电陶瓷驱动等技术[5]。嵌入式波前处理与控制是主动光束质量控制的关键环节,利用Ha...  (本文共4页) 阅读全文>>