精密位相主動控制技術(shù)研究.pdf

1、高功率固體激光裝置中有諸多因素導(dǎo)致波前畸變，影響光束質(zhì)量;為實現(xiàn)高效的束靶耦合，必須精密控波前以實現(xiàn)特定焦斑分布。本文通過對已有位相控制技術(shù)的充分調(diào)研，提出了精密位相主動控制的方法，并圍繞這一方法展開了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　一、從波前頻譜的角度出發(fā)，研究了中高頻位相對焦斑能量集中度的影響;給出了變形鏡控制能力的頻譜評價方法，對比分析了不同驅(qū)動器數(shù)目下變形鏡對裝置性能的改善能力;明確了高空間分辨率變形鏡的優(yōu)勢，如可控波前

2、頻段的擴(kuò)展、峰值功率的有效提升等;研究了位相主動控制與空間濾波技術(shù)的耦合問題。
　　二、針對易于實現(xiàn)高空間分辨率的壓電薄膜變形鏡開展了優(yōu)化分析工作。建立了壓電薄膜變形鏡的數(shù)學(xué)模型，對其使用口徑、交聯(lián)值等參數(shù)做了優(yōu)化分析，并明確了較大交聯(lián)值變形鏡用于像差校正的優(yōu)勢;建立壓電薄膜變形鏡的有限元模型，對各層厚度、材料參數(shù)、電極形狀做了優(yōu)化分析;通過有限元模型對變形鏡的夾持方式做了研究，認(rèn)為夾持帶來的接觸應(yīng)力是造成變形鏡不穩(wěn)定工作的主要原

3、因，提出了改進(jìn)方式，并給予了理論驗證;對壓電薄膜變形鏡樣件進(jìn)行了閉環(huán)校正實驗，獲得了較好的閉環(huán)校正效果;
　　三、就采用高空間分辨率位相控制器件進(jìn)行焦斑整形的可行性進(jìn)行了模擬研究。首先，以傳統(tǒng)高斯響函形式的變形鏡作為模型，對AO系統(tǒng)用于焦斑整形的可行性進(jìn)行了理論論證，并對交聯(lián)值、波前畸變等的影響做了優(yōu)化分析;其次，模擬驗證了壓電薄膜變形鏡用于焦斑整形的可行性;第三，提出了多變形鏡實現(xiàn)高空間分辨率的設(shè)想，對其可行性進(jìn)行了理論論證，給

4、出了多變形鏡AO系統(tǒng)的控制算法，建立了雙變形鏡AO系統(tǒng)的模型;最后，給出了采用雙變形鏡實現(xiàn)焦斑整形的實驗設(shè)計方案，并對結(jié)果進(jìn)行了預(yù)估。
　　四、對其他相關(guān)技術(shù)途徑進(jìn)行了思考與研究。首先，從ICF物理實驗對激光束勻滑的要求出發(fā)，分析了離焦打靶對焦斑均勻性的控制能力;其次，分析對比了多種焦斑主動控制算法，指出了這類算法在現(xiàn)有裝置上的潛在應(yīng)用，并就SPGD算法、SA算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究、對比，對其主要的控制參數(shù)做了優(yōu)化分析，提出了一種通