精密位相主動控制技術研究.pdf

1、高功率固體激光裝置中有諸多因素導致波前畸變，影響光束質量;為實現(xiàn)高效的束靶耦合，必須精密控波前以實現(xiàn)特定焦斑分布。本文通過對已有位相控制技術的充分調研，提出了精密位相主動控制的方法，并圍繞這一方法展開了系統(tǒng)研究，主要研究內容如下:
　　一、從波前頻譜的角度出發(fā)，研究了中高頻位相對焦斑能量集中度的影響;給出了變形鏡控制能力的頻譜評價方法，對比分析了不同驅動器數(shù)目下變形鏡對裝置性能的改善能力;明確了高空間分辨率變形鏡的優(yōu)勢，如可控波前

2、頻段的擴展、峰值功率的有效提升等;研究了位相主動控制與空間濾波技術的耦合問題。
　　二、針對易于實現(xiàn)高空間分辨率的壓電薄膜變形鏡開展了優(yōu)化分析工作。建立了壓電薄膜變形鏡的數(shù)學模型，對其使用口徑、交聯(lián)值等參數(shù)做了優(yōu)化分析，并明確了較大交聯(lián)值變形鏡用于像差校正的優(yōu)勢;建立壓電薄膜變形鏡的有限元模型，對各層厚度、材料參數(shù)、電極形狀做了優(yōu)化分析;通過有限元模型對變形鏡的夾持方式做了研究，認為夾持帶來的接觸應力是造成變形鏡不穩(wěn)定工作的主要原

3、因，提出了改進方式，并給予了理論驗證;對壓電薄膜變形鏡樣件進行了閉環(huán)校正實驗，獲得了較好的閉環(huán)校正效果;
　　三、就采用高空間分辨率位相控制器件進行焦斑整形的可行性進行了模擬研究。首先，以傳統(tǒng)高斯響函形式的變形鏡作為模型，對AO系統(tǒng)用于焦斑整形的可行性進行了理論論證，并對交聯(lián)值、波前畸變等的影響做了優(yōu)化分析;其次，模擬驗證了壓電薄膜變形鏡用于焦斑整形的可行性;第三，提出了多變形鏡實現(xiàn)高空間分辨率的設想，對其可行性進行了理論論證，給

4、出了多變形鏡AO系統(tǒng)的控制算法，建立了雙變形鏡AO系統(tǒng)的模型;最后，給出了采用雙變形鏡實現(xiàn)焦斑整形的實驗設計方案，并對結果進行了預估。
　　四、對其他相關技術途徑進行了思考與研究。首先，從ICF物理實驗對激光束勻滑的要求出發(fā)，分析了離焦打靶對焦斑均勻性的控制能力;其次，分析對比了多種焦斑主動控制算法，指出了這類算法在現(xiàn)有裝置上的潛在應用，并就SPGD算法、SA算法進行了詳細的研究、對比，對其主要的控制參數(shù)做了優(yōu)化分析，提出了一種通