高功率固体激光驱动器光学元件位相误差研究

论文摘要

随着惯性约束聚变研究的不断深入,高功率固体激光驱动器的输出能量、输出功率不断提高,为人类获取洁净能源奠定了坚实的基础。然而,在现实需求的牵引下,人们对高功率、高能量光束的输出提出了更高的要求。研究表明高功率固体激光驱动器引入的位相误差与输出光束质量联系紧密:位相误差直接影响着输出光束的聚焦特性以及可能出现的自聚焦和成丝效应等现象,所以直接影响输出光束的能量和功率。由于光学元件作为位相误差的主要来源,因此本文就高功率固体激光驱动器光学元件引入的位相误差进行了研究。 本文研究的主要内容如下: 1、通过建立数学模型,说明位相误差具体是如何影响输出光束的聚焦特性;引出位相误差的主要描述方式、各评价参数的特点及其计算方法,并比较各评价参数之间的相互关系。 2、介绍位相均方根梯度数值计算过程中四种不同的空域处理方法,分析它们各自的特点;根据维纳滤波器的设计原理,建立相应的模型,通过理论分析和模拟计算得出最佳的空域处理方法,即Quad_flip技术和边缘增添零采样点加汉宁窗处理法,并结合实验研究,验证模拟结果的正确性:同时研究了位相边缘增添零采样点个数与均方根误差之间的相互关系,不同尺寸、不同抽样间距位相的最佳增添零采样点个数。

论文目录

• 1.绪论
• 1.1.高功率固体激光驱动器位相误差研究的意义
• 1.2.位相误差的噪声源分析
• 1.3.光学元件引入的位相误差研究的发展历史与现状
• 1.3.1.光学元件引入的位相误差研究发展历史
• 1.3.2.光学元件引入的位相误差研究发展现状
• 1.4.论文主要研究内容
• 2.光学元件引入的位相误差评价参数研究
• 2.1.位相误差对光束聚焦特性的影响
• 2.2.位相误差的主要描述方式
• 2.3.各评价参数之间的相互关系
• 2.3.1.PSD与P-V的关系
• rms与P-V的关系'>2.3.2.▽φ_rms与P-V的关系
• 2.3.3.PSD与rms的关系
• rms的关系'>2.3.4.PSD与▽φ_rms的关系
• 2.4.本章小结
• 3.位相误差均方根梯度数值计算研究
• 3.1.模型的建立
• 3.2.理论分析
• 3.2.1.直接处理
• 3.2.2.汉宁窗处理
• 3.2.3.位相边缘增添零采样点加汉宁窗处理
• flip技术'>3.2.4.Quad_flip技术
• 3.3.模拟计算
• 3.4.实验研究与计算
• 3.4.1.实验测试原理
• 3.4.2.实验内容
• 3.4.3.实验结果计算
• 3.5.本章小结
• 4.高功率光学元件位相误差滤波研究
• 4.1.模型的建立
• 4.1.1.低通滤波模型的建立
• 4.1.2.带通滤波模型的建立
• 4.2.理论分析
• 4.2.1.几种典型窗函数的特点
• 4.2.2.低通滤波分析
• 4.2.3.带通滤波分析
• 4.3.模拟计算
• 4.3.1.低通滤波模拟
• 4.3.2.带通滤波模拟
• 4.4.实验研究与计算
• 4.4.1.实验原理
• 4.4.2.实验内容
• 4.4.3.实验结果计算
• 4.5.本章小结
• 5.论文总结
• 6.参考文献
• 7.作者硕士期间发表的论文
• 8.致谢
• 9.独创性声明
• 10.学位论文版权使用授权书