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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>>

《激光杂志》2007年05期
激光杂志

光束波前畸变的模拟及其相位梯度分析

为了避免对元件造成损伤及高强度条件下非线性效应产生有害的影响,必须增大光束口径,因此大口径光学元件广泛用于以ICF激光驱动器为代表的强激光系统。由于大口径光学元件的加工工艺复杂,难度大,在制造过程中不可避免的会引入各种加工误差。元件表面残留的制造误差,在光束通过元件反射或透射后其波前将会被调制,从而产生波前畸变,由此产生的光束波前质量下降会对光束的能量传输以及聚焦过程产生极大的影响〔1〕。为了对光学元件导致的波前畸变进行补偿,首先要对元件加工误差引入的波前畸变情况进行分析。本文使用了一个随机相位屏来模拟激光波前通过光学元件后受到的调制,并对畸变波前的相位梯度进行了计算。1分析模型的建立1.1随机相位屏与波前相位梯度的引入根据美国利夫摩尔国家实验室(LLNL)已公布的研究结果〔2〕,光束的波前畸变可以在频率域中分为高中低频噪声。高频噪声衍射过于强烈,随着传输距离的增加衰减很快,只有中低频位相噪声具有适当的菲涅尔数,随着传输距离的增...  (本文共2页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2003年11期
强激光与粒子束

用角锥棱镜阵列抑制低频波前畸变

在大型激光系统中,由光学元件加工误差、激光放大介质的热畸变、激光通道介质的湍流等因素引入的波前畸变将导致输出激光的焦斑能量集中度下降[1~2]。采用非线性位相共轭[3]和自适应光学技术[4]的方法,可实现实时或近实时的波前补偿,从而改善激光焦斑的能量集中度;但由于其系统复杂、技术难度高和费用昂贵的缺点,很难在实际的工程中大量运用。据文献报道,角锥棱镜阵列具有与“SBS”非线性位相共轭器件相类似的“准”位相共轭特性,能抑制光学系统的波前畸变,提高聚焦光斑的能量集中度[5]。本文对角锥棱镜阵列的“准”位相共轭特性的原理进行了分析,研究了其“准”位相共轭特性与严格的位相共轭之间的关系,并采用模拟计算的方法研究了其用于抑制低频波前畸变的可行性与优化问题,指出了角锥棱镜阵列的“准”位相共轭特性的有效应用范围。1 原 理1.1 角锥棱镜的结构  角锥棱镜是一种普通的无源光学器件,由三个互成直角的反射面构成,如图1所示。采用光线与坐标轴之间的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《红外与激光工程》2013年01期
红外与激光工程

激光缩束系统波前畸变精度分析

0引言在国内外高功率大型激光器的运行中,如何运用特殊测量装置准确测量激光器的各项参数,并对激光器运行各阶段的特性进行分析处理,以保证高功率大型激光器能安全、稳定、高效地运行,是各国科学家一直奋斗的目标。目前,国外只有为数不多的几个国家进行过此项试验,但对于运用何种技术和装置对于激光参数进行测量,还没有相关文献报道。文中描述的激光参数测量系统主要针对我国大科学工程中应用研究的高功率大型激光器,其主要功能是在装置运行发射期间,完成各子束关键位置的激光参数包括能量参数、时间参数、功率参数、光束质量参数的测量[1-2]。参数测量装置中光束质量测量是系统研制的关键,其由衰减板、分光镜、激光缩束系统及哈特曼传感器组成。通过取样镜得到50 mm×50 mm的平行激光光束,光束经过衰减板和分光镜进入激光缩束系统后用哈特曼传感器测量光束波前畸变[3-10]。由于光束通过衰减板、分光镜、缩束系统都会带入像差,需将各部分像差进行标定,然后行校正。系统...  (本文共5页) 阅读全文>>

《激光与红外》2011年02期
激光与红外

基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究

1引言大气湍流造成的传输光束动态波前畸变是个困扰了光学界几百年的难题[1],自适应光学技术被认为是目前最有效,也是最具有实用前景的补偿方法[2]。变形反射镜校正单元数较少,通常为数十个到上百个,生产成本较高,应用范围受到一定的限制。液晶空间光调制器是新型的波前相位畸变校正器,以其上万个的控制单元、较小的体积和质量、低功耗和低廉的加工成本等优点正逐渐成为新的研究热点[3]。本文采用液晶光调制器作为自适应波前校正器,利用单纯形算法迭代寻优,得到最佳的控制输入,同时对该算法易收敛到局部极点的问题进行了改进。2液晶空间光调制器相位调制原理液晶空间光调制器的相位调制原理是通过改变液晶上下极板电压使液晶分子的偏转状态不同,从而改变液晶层等效折射率,最终实现对通过液晶的偏振光的调制作用[4]。图1为液晶分子指向矢在电场控制下变化的示意图。(a)(b)图1不加电场和加电场对液晶分子指向的影响F ig.1 LC d irector changes...  (本文共5页) 阅读全文>>

《中国激光》2003年10期
中国激光

激光棒波前畸变测试仪

1 引 言  固体激光器的工作物质激光棒的波前畸变 ,表征了激光棒的光学均匀性、折射率的一致性以及端面面形的加工质量 ,对于激光功率的提高至关重要。为保证激光棒的质量 ,规范测试及评价方法 ,美国检测与材料学会ASTM (AmericanSocietyforTestingandMaterials)于 1977年提出激光棒波前暂行检验方法 ,并于 1981年确定为正式标准方法 ,规定使用双通道干涉仪如斐索干涉仪或泰曼干涉仪 ,被测激光棒放置在干涉腔中 ,用照相的方法拍摄两个垂直方向的干涉图 ,然后使用F5 30 81标称平面波面干涉图的标准判读方法。我国于 1984年发布国家标准GB12 0 33 89“激光棒材料均匀性的测量”[1] 。自Bruning提出数字波前测量干涉仪用于检验光学表面和透镜以来[2 ] ,移相干涉技术有了飞速的发展 ,形成多种科研和商品化仪器 ,作者亦曾研究了高精度、大口径移相式平面干涉仪[3] 。关于干...  (本文共5页) 阅读全文>>