強(qiáng)激光系統(tǒng)哈特曼波前處理軟件的研制.pdf

1、ICF 激光驅(qū)動(dòng)器等其它高功率固體激光器中的波前畸變對(duì)光束的傳輸、放大過(guò)程及聚焦性質(zhì)有重要影響，對(duì)畸變波前的檢測(cè)是高功率激光系統(tǒng)工程中的重要課題，也是校正波前畸變，改善光束質(zhì)量的基礎(chǔ)。本論文研究了在ICF系統(tǒng)中，哈特曼傳感器的波前重建算法及數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計(jì)，成功開(kāi)發(fā)出了一套與哈特曼波前傳感器配套的數(shù)據(jù)處理軟件，并已應(yīng)用于高功率激光系統(tǒng)的光束質(zhì)量檢測(cè)中。本論文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新結(jié)果如下： 一、分析了ICF高功率激光系統(tǒng)中存在的波

2、前畸變的產(chǎn)生原因及影響。討論了波前檢測(cè)的意義及各種波前檢測(cè)手段的特點(diǎn)。 二、闡述了哈特曼一夏克波前傳感方法原理，建立了一套完整地銜接從微透鏡陣列衍射到光斑數(shù)據(jù)處理的模擬程序，結(jié)合本文中開(kāi)發(fā)的波前數(shù)據(jù)處理軟件的要求，通過(guò)模擬計(jì)算分析了在區(qū)域重建算法中采樣子孔徑數(shù)目變化和光斑接收面偏離微透鏡焦平面等因素對(duì)重建精度的影響。 三、通過(guò)模擬計(jì)算驗(yàn)證了圓形波前模式重建算法的準(zhǔn)確性，并且搭建了以以哈特曼傳感器為核心的實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)，把對(duì)

3、標(biāo)準(zhǔn)元件的測(cè)量結(jié)果與在WYGO干涉儀上的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了圓形波前模式重建算法的準(zhǔn)確性。 四、針對(duì)ICF系統(tǒng)中需要處理的方形區(qū)域上的波前，分析了一種使用類Zernike多項(xiàng)式進(jìn)行的方形波前模式重建算法，通過(guò)模擬計(jì)算研究驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。并且把這種算法應(yīng)用于實(shí)際測(cè)量過(guò)程，通過(guò)對(duì)這種算法的直接重建結(jié)果與區(qū)域法重建結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。 五、研究了強(qiáng)激光系統(tǒng)哈特曼波前處理軟件的相關(guān)數(shù)據(jù)處理流程，提出了子子光

4、斑自動(dòng)識(shí)別算法，對(duì)比區(qū)域算法的重建結(jié)果，分析了模式算法中重建多項(xiàng)式項(xiàng)數(shù)的選取對(duì)重建精度的影響，最后使用matlab成功開(kāi)發(fā)出一套具備圖形用戶界面的哈特曼波前檢測(cè)軟件，可以根據(jù)光斑圖分析得出波前多種參數(shù)，如波前位相分布，位相PV值，RMS值，RMS梯度值等，實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)激光系統(tǒng)中光束質(zhì)量的檢測(cè)。 通過(guò)以上研究，深入分析了哈特曼波前重建算法，以及從光斑陣列數(shù)據(jù)重建畸變波前的整個(gè)處理過(guò)程，從模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面探索和驗(yàn)證了相關(guān)算法，設(shè)計(jì)了哈特