基于自適應光學的激光輸出特性的理論與實驗研究.pdf

1、熱畸變效應是阻礙高功率固體激光器發(fā)展的重要因素之一。隨著泵浦功率的提高,熱載荷也相應增加,晶體材料內(nèi)部產(chǎn)生熱致雙折射和透鏡效應,導致激光器的光束質(zhì)量大幅下降?？梢允褂孟辔还曹楃R和衍射光學器件來減少激光器的熱畸變,然而這僅僅對于靜態(tài)畸變有效。為了改善激光光束的動態(tài)畸變,自適應光學是一種有效的補償技術。但傳統(tǒng)的自適應光學系統(tǒng)不僅復雜而且價格昂貴,這限制了它的應用。隨著基于硅微加工的MEMS技術的發(fā)展,搭建低成本和低復雜度的自適應光學系統(tǒng)成為

2、了可能。本文用基于MEMS技術的微變形反射鏡搭建了一個內(nèi)腔自適應光學系統(tǒng),來補償激光諧振腔內(nèi)的熱畸變。
　　本文從諧振腔光學理論出發(fā),首先討論了熱畸變效應產(chǎn)生的物理機制,介紹了幾種常見的熱透鏡效應的測量方法,比較了不同的熱透鏡效應補償方法。借鑒這些測試方法及補償方案,根據(jù)本項目的特點,提出了利用參考光測試激光器腔內(nèi)畸變,使用自適應光學系統(tǒng)補償該畸變的實驗方案。
　　波前傳感器和波前校正器是自適應光學系統(tǒng)中關鍵的兩個器件。本文

3、詳細探討了哈特曼波前傳感器的工作特性以及基于澤尼克多項式的模式法重構(gòu)波前。研究了微變形反射鏡的控制理論,對相關參數(shù)進行測試,獲取了聯(lián)系電極電壓與鏡面變形的影響函數(shù)矩陣,為實現(xiàn)自適應光學系統(tǒng)實驗平臺做好充分準備。在閉環(huán)控制算法方面,建立了非線性的計算和控制模型來控制微變形反射鏡的驅(qū)動電壓。由于精確的控制微變形鏡表面變形非常困難,因此采用了一種改進后的自適應控制算法以產(chǎn)生所需要的波前來補償激光畸變。
　　最后搭建了內(nèi)腔自適應光學系統(tǒng)補