大面積光柵的拼接理論研究.pdf

1、近年來(lái)，許多大型光學(xué)工程都迫切需求大面積光柵，如對(duì)解決世界能源危機(jī)有重要意義的激光慣性約束核聚變(ICF：Inertial Confinement Fusion)系統(tǒng)而言，能否獲取米量級(jí)的光柵己成為影響其成敗的關(guān)鍵之一。目前受技術(shù)和成本的制約，很難直接加工出大面積光柵，因此有人就提出用已商品化的小光柵拼接出大面積光柵。采用拼接的方法不僅可以降低成本，而且可獲得高質(zhì)量的光柵，已引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。 要使拼接后的光柵具有良好的性能

2、，就必須嚴(yán)格控制拼接誤差。拼接光柵通常由幾塊小光柵以一光柵為基準(zhǔn)拼接而成，所以討論兩塊光柵的拼接具有實(shí)際意義。本文針對(duì)兩塊光柵拼接過(guò)程中存在的五種基本拼接誤差，基于標(biāo)量衍射理論，建立了拼接光柵的遠(yuǎn)場(chǎng)模型，得到不同誤差存在時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)的解析式，由遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布來(lái)判斷拼接誤差。 數(shù)值分析了不同誤差存在時(shí)遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布，由峰值光強(qiáng)是否大于0.9作為評(píng)價(jià)因子給出了拼接光柵的誤差容限。結(jié)果表明，不同誤差存在時(shí)拼接光柵的遠(yuǎn)場(chǎng)光強(qiáng)分布有差別；遠(yuǎn)場(chǎng)光

3、強(qiáng)分布隨縱向、橫向平移誤差的變化呈周期性，當(dāng)兩種平移誤差滿足一定關(guān)系時(shí)對(duì)拼接光柵性能的影響可互相補(bǔ)償；旋轉(zhuǎn)誤差對(duì)拼接光柵性能的影響比較嚴(yán)重，當(dāng)旋轉(zhuǎn)誤差為1.7μrad時(shí)光強(qiáng)分布有明顯的畸變，且遠(yuǎn)場(chǎng)峰值光強(qiáng)降為0.9。當(dāng)平移、旋轉(zhuǎn)誤差同時(shí)存在時(shí)對(duì)誤差的容忍度要比單個(gè)誤差存在時(shí)苛刻。根據(jù)理論分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中誤差的判斷和控制提出了一些建議。 本論文的工作有助于光柵拼接過(guò)程中誤差的監(jiān)測(cè)和控制，對(duì)ICF“快點(diǎn)火”中的光柵拼接有一定的參考