高功率固體激光光學元件損傷在線檢測裝置的研究.pdf

1、在用于慣性約束聚變（ICF）研究的高功率固體激光驅(qū)動器中，光學元件損傷的在線檢測一直是強激光物理與技術(shù)研究的重點。為了保證工作人員的安全，降低裝有光學元件的真空裝置內(nèi)爆對設備的危害，降低由于損傷點的衍射對光束質(zhì)量的影響，降低損傷導致的激光裝置性能的退化，拆卸尚可修配的光學元件，對光學元件損傷尺寸必須予以檢測和監(jiān)控。 光學元件損傷是主要由于強激光的非線性效應而導致，損傷包括表面損傷點、內(nèi)聚焦絲，灰塵和劃痕等。當損傷點尺寸達到1mm

2、，必須能檢測到。高功率固體激光裝置通常設計成帶有空間濾波、多程放大系統(tǒng)等大型的光學元件組件，而光學元件損傷在線檢測系統(tǒng)一般設計成對光束進行縮束后的檢測系統(tǒng)，這樣就形成了多個光學元件像面的重疊、系統(tǒng)分辨率是否能達到1mm的精度以及檢測到圖像如何處理的問題。本文研究的主要內(nèi)容和主要進步點如下： (1)確定了光學元件損傷在線檢測裝置的原理光路圖。通過對反射式和透射式在線檢測成像原理和實驗結(jié)果的比較，考慮到反射式檢測中的偏振和光源能量的

3、問題,確立更適合大型激光裝置的透射式在線檢測方式。 (2)確定了光學元件損傷在線檢測的成像方法。通過對明場成像和暗場成像實驗結(jié)果的對比，確立了能更準確的對光學元件損傷進行在線檢測的明場成像和暗場成像相結(jié)合的成像方法。 (3)解決了由于多程放大和光束縮束導致的像面重疊問題。通過對多程放大系統(tǒng)光路的展開并結(jié)合空間濾波小孔來分離像面；通過對光學元件損傷橫向定位縱相顯微檢測的方式解決縮束帶來的像面重疊問題。 (4)解決了

4、光學元件損傷在線檢測中的圖像處理問題。分析了在線檢測中損傷圖像的光斑，提出了適合在線檢測中的圖像處理方法，并結(jié)合空間濾波小孔對采集圖像進行圖像分離。 (5)初步設計了光學元件損傷在線檢測圖像處理的軟件。軟件包括了對損傷圖像進行處理、分析、計算、判斷以及對損傷統(tǒng)計的功能。(6)確定了光學元件損傷在線檢測裝置的初步設計方案。通過對神光Ⅲ原型裝置終端靶場系統(tǒng)的模擬和實驗研究以及原型裝置驅(qū)動系統(tǒng)的模擬研究，提出了原型裝置的在線檢測裝置的