有像差系統(tǒng)的曝光拼接光柵關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、脈沖壓縮光柵是超強超快激光系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。隨著強激光系統(tǒng)不斷升級，啁啾脈沖壓縮系統(tǒng)對大面積光柵有急迫的需求。在單次曝光獲取大口徑光柵能力有限的情況下，全息光柵曝光拼接法成為獲取大口徑光柵的有效手段。由于脈沖壓縮光柵對衍射波面的要求極其苛刻，大口徑全息曝光系統(tǒng)的穩(wěn)定性和像差已經(jīng)成為進一步提高拼接光柵口徑需克服的主要問題。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、抨U述了大面積光柵的應(yīng)用背景和研究狀況，指出了大面積脈沖壓縮光柵設(shè)計與制造的重要性。對

2、幾種主要光柵拼接方法進行了介紹，分析了各種光柵拼接方法的優(yōu)缺點。光柵遠(yuǎn)場衍射光斑能量分布是評價拼接光柵的主要依據(jù)。根據(jù)基爾霍夫衍射理論，模擬了光柵拼接誤差對衍射波面及其遠(yuǎn)場衍射光斑能量分布的影響。通過模擬波面像差，得到了對準(zhǔn)拼接波面PV值、拼接處波面誤差均方根值。對大量拼接波面及遠(yuǎn)場衍射光斑特性統(tǒng)計分析后，得到了有像差情況下的光柵拼接精度要求，為后續(xù)光柵拼接實驗提供了評價參考。為使遠(yuǎn)場衍射光斑能量分布更好，提出了波面并列拼接法。對并列拼

3、接波面峰谷值和遠(yuǎn)場衍射光斑能量分布也進行了統(tǒng)計分析。雖然對于某種波面像差而言，無法確認(rèn)哪種拼接方法更好。但是統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，并列拼接波面PV值更小，遠(yuǎn)場衍射光斑能量分布情況更好。
　?、苹跐撓窆鈻牌唇臃?，對大口徑光柵拼接系統(tǒng)誤差、穩(wěn)定性進行了研究，為此設(shè)計了三維條紋鎖定系統(tǒng)。針對波面像差導(dǎo)致干涉條紋扭曲現(xiàn)象，提出了三種條紋鎖定方案。通過實驗表明光場光柵與參考光柵之間的周期、相位和傾斜角誤差不斷隨環(huán)境變化。測試了三維條紋鎖定系統(tǒng)對干

4、涉條紋的鎖定效果，結(jié)果表明全息曝光系統(tǒng)的穩(wěn)定性和曝光對比度均得到了提高。
　?、腔诖竺娣e光柵拼接，提出了有像差情況下的光柵拼接方法，分析了像差導(dǎo)致光柵拼接誤差的原因，提出了曝光系統(tǒng)像差測量方法，用預(yù)制參考干涉條紋補償像差產(chǎn)生的拼接誤差。為提高光柵遠(yuǎn)場衍射光斑能量，設(shè)計了光柵對準(zhǔn)拼接和并列拼接兩種實驗方案，并進行了模擬光柵拼接。在不同像差情況下，利用三維條紋鎖定系統(tǒng)進行了多次光柵拼接。結(jié)果表明:曝光系統(tǒng)像差對光柵拼接誤差有影響，參