高功率激光裝置光學(xué)元件“缺陷”分布與光束近場質(zhì)量統(tǒng)計規(guī)律研究.pdf

1、光學(xué)元件上微米到毫米量級的灰塵、雜質(zhì)、劃痕、麻點以及亞表面缺陷等“缺陷”是影響高功率激光裝置輸出性能、制約負載能力提升的“瓶頸”因素。明確“缺陷”分布的表征參量，建立表征參量與裝置輸出光束近場質(zhì)量之間的定量關(guān)系，并獲得光學(xué)元件“缺陷”分布指標(biāo)的分解方法，是目前高功率激光裝置負載問題研究中的當(dāng)務(wù)之急?；谏鲜鲂枨螅菊撐闹饕M行了以下幾方面的工作:
　　一、定性研究了“缺陷”分布與光束近場質(zhì)量的空域統(tǒng)計關(guān)系:建立了“缺陷”分布空域統(tǒng)

2、計模型，抽象出兩個重要的統(tǒng)計參量——“缺陷”總密度和分布冪指數(shù);理論研究了光束近場強度分布的統(tǒng)計性質(zhì)，得到了統(tǒng)計特征參量——強度平均值和強度對比度;數(shù)值分析了線性和非線性傳輸時“缺陷”分布的空域參量與光束近場質(zhì)量的關(guān)系。結(jié)果表明，“缺陷”總密度的增加、分布冪指數(shù)的減小都會使近場強度對比度增加，近場質(zhì)量變壞。
　　二、明確了“缺陷”分布頻域統(tǒng)計性質(zhì)的表征參量——功率譜密度(Power SpectralDensity，簡寫為PSD);

3、研究了“缺陷”分布PSD的系綜平均，并基于“缺陷”分布空域模型研究了“缺陷”分布PSD系綜平均與空域統(tǒng)計參量的關(guān)系。
　　三、定量研究了“缺陷”分布與光束近場質(zhì)量的頻域統(tǒng)計關(guān)系:基于光傳輸理論，建立了弱調(diào)制假設(shè)下單一位置及多個位置“缺陷”分布的PSD與近場歸一化強度調(diào)制PSD的理論關(guān)系，驗證并討論了不同傳輸條件時（線性介質(zhì)、非線性介質(zhì)、空間濾波器以及級聯(lián)介質(zhì)傳輸?shù)龋┒叩木唧w關(guān)系。結(jié)果表明，弱調(diào)制下，傳輸后的近場歸一化強度調(diào)制PS