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强激光系统哈特曼波前处理软件的研制

作　者: 王鹏
导　师: 李大海
学　校: 四川大学
专　业: 光学
关键词: 哈特曼—夏克波前传感器 区域波前重构算法 模式波前重构算法 方形光斑 Zernike多项式 波前去倾斜和离焦
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


ICF激光驱动器等其它高功率固体激光器中的波前畸变对光束的传输、放大过程及聚焦性质有重要影响，对畸变波前的检测是高功率激光系统工程中的重要课题，也是校正波前畸变，改善光束质量的基础。本论文研究了在ICF系统中，哈特曼传感器的波前重建算法及数据处理软件的设计，成功开发出了一套与哈特曼波前传感器配套的数据处理软件，并已应用于高功率激光系统的光束质量检测中。本论文主要研究内容和创新结果如下： 一、分析了ICF高功率激光系统中存在的波前畸变的产生原因及影响。讨论了波前检测的意义及各种波前检测手段的特点。 二、阐述了哈特曼-夏克波前传感方法原理，建立了一套完整地衔接从微透镜阵列衍射到光斑数据处理的模拟程序，结合本文中开发的波前数据处理软件的要求，通过模拟计算分析了在区域重建算法中采样子孔径数目变化和光斑接收面偏离微透镜焦平面等因素对重建精度的影响。 三、通过模拟计算验证了圆形波前模式重建算法的准确性，并且搭建了以以哈特曼传感器为核心的实验测量系统，把对标准元件的测量结果与在WYGO干涉仪上的测量结果进行比较，从实验上验证了圆形波前模式重建算法的准确性。 四、针对ICF系统中需要处理的方形区域上的波前，分析了一种使用类Zernike多项式进行的方形波前模式重建算法，通过模拟计算研究验证了其准确性。并且把这种算法应用于实际测量过程，通过对这种算法的直接重建结果与区域法重建结果进行比较，验证了其准确性。

全文目录


摘要  2-4
Abstract:  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 惯性约束核聚变及其激光驱动器概述  8-11
    1.1.1 能源问题和惯性约束核聚变原理介绍  8-9
    1.1.2 惯性约束核聚变激光驱动器研究计划及进展  9-11
  1.2 ICF激光器系统中存在的波前畸变的诱因及其影响  11-13
    1.2.1 ICF激光系统中存在的波前畸变的诱因  11
    1.2.2 波前畸变对光束质量的影响  11-13
  1.3 激光波前畸变检测手段  13-15
    1.3.1 剪切干涉波前传感  13
    1.3.2 曲率波前传感技术  13-14
    1.3.3 哈特曼波前传感技术  14-15
  1.4 本论文主要研究内容  15-16
第二章 哈特曼波前检测原理和区域算法研究  16-30
  2.1 哈特曼波前传感器的基本原理  16-18
  2.2 哈特曼波前传感器的区域波前重建算法  18-20
  2.3 哈特曼波前重建算法模拟计算系统  20-21
  2.4 区域法重建算法的模拟计算  21-29
    2.4.1 区域法Southwell模型介绍  21-23
    2.4.2 不同子孔径数下区域法的模拟计算结果分析  23-25
    2.4.3 入射波长变化下区域法的模拟计算结果分析  25-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 哈特曼波前重建的模式算法研究  30-45
  3.1 圆形光斑的模式重建法  30-35
    3.1.1 Zernike多项式波前重构算法原理  30-34
    3.1.2 Zernike多项式波前重构算法模拟研究  34-35
  3.2 方形光斑的模式重建法  35-39
    3.2.1 类Zernike多项式波前重构算法原理  35-37
    3.2.2 类Zernike多项式波前重构算法模拟研究  37-39
  3.3 波前重建算法的实验研究  39-44
    3.3.1 圆形区域上的波前重建算法的实验研究  40-42
    3.3.2 方形区域上的波前重建算法的实验研究  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 高功率激光系统哈特曼波前处理软件开发的技术研究  45-59
  4.1 参考光斑和变形光斑的识别和提取算法  45-50
  4.2 模式法中Zernike多项式阶数的选取问题  50-52
  4.3 强激光系统哈特曼波前处理软件功能模块结构  52-58
    4.3.1 软件整体界面和功能模块介绍  52-58
  4.4 强激光系统哈特曼波前处理软件达到的技术指标  58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 总结  59-61
参考文献  61-64
攻读学位期间发表的论文  64-65
声明  65-66
学位论文版权使用授权书  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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