【摘要】：大型激光裝置使用了上千塊光學(xué)元件,這些光學(xué)元件許多在高激光通量下運行,極易造成損傷。目前國際上許多國家開展了光學(xué)元件損傷檢測相關(guān)技術(shù)的研究,以便快捷、有效地獲得元件的損傷情況。大型激光裝置光學(xué)元件的損傷在線檢測通常采用側(cè)照明的暗場成像技術(shù),本質(zhì)上是根據(jù)探測器對損傷點發(fā)出的微弱信號的響應(yīng)來實現(xiàn)對光學(xué)元件損傷的探測。目前側(cè)照明的暗場成像損傷在線檢測技術(shù)已經(jīng)趨于成熟,但是該技術(shù)只能檢測激光照射后的光學(xué)元件損傷情況,無法探測激光照射過程中的動力學(xué)損傷特征,如釹玻璃的損傷炸裂動力學(xué)特性、B積分增長特性等。這類動力學(xué)損傷特性只能利用非線性技術(shù)進行探測。本論文探索了基于光參量放大(optical parametric amplifier,OPA)的光學(xué)元件損傷檢測技術(shù),通過理論計算了非線性晶體的相位匹配關(guān)系和有效增益;分析了影響光參量放大過程的相關(guān)參數(shù),對非線性晶體進行了優(yōu)化設(shè)計。選用KDP晶體,將光學(xué)元件在強激光輻照下形成的損傷所產(chǎn)生的散射光作為種子光源進行放大,得到了 103的有效增益,通過CCD采集到的圖像可觀察到被測光學(xué)元件上尺寸小于30μm的損傷點。研究并計算了晶體姿態(tài)、入射光束狀態(tài)等對種子光放大特性的影響,采用非共線90° Ⅰ類ooe相位匹配方式,設(shè)計了一種易于調(diào)整的OPA放大系統(tǒng),這種設(shè)計可以在在一定角度范圍內(nèi)實現(xiàn)OPA放大,并且可在中心角度兩側(cè)對稱位置得到OPA輸出峰值,但是隨著角度入射光角度關(guān)系的變化,OPA輸出峰值隨晶體姿態(tài)調(diào)整的變也更加敏銳。分析對比了不同損傷形貌對種子光的影響,通過選取不同損傷深度和不同損傷寬度的損傷點對OPA的影響,觀察到了隨著單一損傷形貌減小,所探測到的經(jīng)OPA后輸出能量也隨之降低的實驗現(xiàn)象。并通過輻射標(biāo)定程序?qū)CD采集到的數(shù)據(jù)進行處理,處理結(jié)果與損傷點實際測量值之間的測量誤差小于25%。這種基于OPA的光學(xué)元件損傷檢測技術(shù)可有效地探測到光學(xué)元件上的損傷點,為下一步開展光學(xué)元件損傷動力學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

士論文邐基于光參量放大的光學(xué)元件損傷檢測技術(shù)研究逡逑緒論逡逑１研宄背景逡逑高功率激光脈沖是研究強場物理的有力工具，目前各核大國將高峰值功率激光技術(shù)逡逑為最前沿的強激光領(lǐng)域研究課題。美國利夫莫爾實驗室（Ｌａｗｒｅｎｃｅ邋Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ邋Ｎａｔｉｏｎａｌ逡逑ｂｏｒａｔｏｒｙ，ＬＬＮＬ）于１９９７年４月啟動了目前世界上最大的激光裝置項目——國家點火逡逑置（Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｉｇｎｉｔｉｏｎ邋Ｆａｃｉｌｉｔｙ，邋ＮＩＦ）Ｕ］＿］，如圖邋１邋所示，并于邋２００９邋年完成了邋ＮＩＦ邋裝置逡逑聯(lián)機調(diào)試，實現(xiàn)了邋１９２束激光輸出，紫外激光輸出總能力為１．８ＭＪ，７５０ＴＷ（３５１ｎｍ嚴(yán)；逡逑國與美國進行了深度合作，采用與ＮＩＦ相Ｎ的技術(shù)路線，開展了兆焦耳激光裝置（Ｌａｓｅｒ逡逑ａｇａｊｏｕｌｅ，邋ＬＭ．丨）的建設(shè)＇該裝置共包含２４０路激光束，建成后的紫外激光輸出總能逡逑可達(dá)２．４ＭＪ，５００ＴＷ（３５１ｎｍ）；其他如俄羅斯、日本、英國等國家也先后建立了邋ＩｓｋｒａＭ、逡逑ｅｋｋｏ邋Ｘｌｌ邋ｍ、Ｖｕｌｃａｎ？等巨型慣性約束聚變激光裝置。逡逑Ｏｐｔｉｃｓ邋ａ￡＆＜２？ｎ！＞ｉｙ逡逑

圖１．３輻照次數(shù)、通量與損傷尺度關(guān)聯(lián)曲線逡逑上個世紀(jì)９０年代，ＮＩＦ在多程放大系統(tǒng)開展了損傷在線檢測技術(shù)研宄［２８］。其損傷逡逑在線檢測光路圖如圖１．４所示：它采用主動照明方式，借助空間濾波器的望遠(yuǎn)成像系統(tǒng)對逡逑主放大段的目標(biāo)元件進行暗場成像，通過在頻譜面上放置遮擋圓屏來消除背景光場的影逡逑響，對采集到的圖像經(jīng)過分析即可得到損傷點信息［２９］。逡逑＿＿＿＿＿＿＿邋ＴＳＦ邋＿＿＿＿＿＿＿邐Ｔｏ逡逑ＣＳＦ邐Ｊｊ邋ＡＭＰ邋ＳＦ３邋廠邋ＳＦ４邋Ｓｐｌ邐ＰＭ邋１ａ逡逑ｒｗｉ＞ｊｂ邋［夕邋１邐／ｉｎｆｅｃｔｉ0ｎ邋Ｓｒ＾ｍ９逡逑ＬＭ１邋ＡＭＰ邋ＳＦ１邋ＴＳＦ２邋ＰＣ邋Ｐｏｌ邋＾Ｍ２邋ｐｊｎｈ0）ｅ邋＃４邋｛ＴＰＨ４）邋ｐＭ２邋邐逡逑Ｐｉｎｈｏｌｅｓ邋＃１邋＆邋＃４邐（Ｙ邋ｒｏｖｉｎｇ＾，邋％ＰＷ３逡逑（ＣＰＨ１邋＆ＣＰＨ４）邐ｍｉｒｒｏｒ）邋Ｎｂｉ邐逡逑ＰＭＩＯ＾邐＾ＰＭ６逡逑」ＰＬ２邐ＰＭ５＼｜—＼／ｐｍ逡逑Ｉ逡逑圖１．４邋ＮＩＦ的ＬＯＤＩ光路圖逡逑上海光機所任冰強等針對某高功率固體激光裝置的主放光學(xué)元件設(shè)計了一套光學(xué)逡逑元件在線檢測模塊采用明場成像技術(shù)，，用于觀察釹玻璃片的損傷行為，該檢測模塊逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB302.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2610391