高功率固體激光光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)裝置的研究.pdf

1、在用于慣性約束聚變（ICF）研究的高功率固體激光驅(qū)動(dòng)器中，光學(xué)元件損傷的在線檢測(cè)一直是強(qiáng)激光物理與技術(shù)研究的重點(diǎn)。為了保證工作人員的安全，降低裝有光學(xué)元件的真空裝置內(nèi)爆對(duì)設(shè)備的危害，降低由于損傷點(diǎn)的衍射對(duì)光束質(zhì)量的影響，降低損傷導(dǎo)致的激光裝置性能的退化，拆卸尚可修配的光學(xué)元件，對(duì)光學(xué)元件損傷尺寸必須予以檢測(cè)和監(jiān)控。 光學(xué)元件損傷是主要由于強(qiáng)激光的非線性效應(yīng)而導(dǎo)致，損傷包括表面損傷點(diǎn)、內(nèi)聚焦絲，灰塵和劃痕等。當(dāng)損傷點(diǎn)尺寸達(dá)到1mm

2、，必須能檢測(cè)到。高功率固體激光裝置通常設(shè)計(jì)成帶有空間濾波、多程放大系統(tǒng)等大型的光學(xué)元件組件，而光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)成對(duì)光束進(jìn)行縮束后的檢測(cè)系統(tǒng)，這樣就形成了多個(gè)光學(xué)元件像面的重疊、系統(tǒng)分辨率是否能達(dá)到1mm的精度以及檢測(cè)到圖像如何處理的問(wèn)題。本文研究的主要內(nèi)容和主要進(jìn)步點(diǎn)如下： (1)確定了光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)裝置的原理光路圖。通過(guò)對(duì)反射式和透射式在線檢測(cè)成像原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，考慮到反射式檢測(cè)中的偏振和光源能量的

3、問(wèn)題,確立更適合大型激光裝置的透射式在線檢測(cè)方式。 (2)確定了光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)的成像方法。通過(guò)對(duì)明場(chǎng)成像和暗場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，確立了能更準(zhǔn)確的對(duì)光學(xué)元件損傷進(jìn)行在線檢測(cè)的明場(chǎng)成像和暗場(chǎng)成像相結(jié)合的成像方法。 (3)解決了由于多程放大和光束縮束導(dǎo)致的像面重疊問(wèn)題。通過(guò)對(duì)多程放大系統(tǒng)光路的展開(kāi)并結(jié)合空間濾波小孔來(lái)分離像面；通過(guò)對(duì)光學(xué)元件損傷橫向定位縱相顯微檢測(cè)的方式解決縮束帶來(lái)的像面重疊問(wèn)題。 (4)解決了

4、光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)中的圖像處理問(wèn)題。分析了在線檢測(cè)中損傷圖像的光斑，提出了適合在線檢測(cè)中的圖像處理方法，并結(jié)合空間濾波小孔對(duì)采集圖像進(jìn)行圖像分離。 (5)初步設(shè)計(jì)了光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)圖像處理的軟件。軟件包括了對(duì)損傷圖像進(jìn)行處理、分析、計(jì)算、判斷以及對(duì)損傷統(tǒng)計(jì)的功能。(6)確定了光學(xué)元件損傷在線檢測(cè)裝置的初步設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)神光Ⅲ原型裝置終端靶場(chǎng)系統(tǒng)的模擬和實(shí)驗(yàn)研究以及原型裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的模擬研究，提出了原型裝置的在線檢測(cè)裝置的