本文關(guān)鍵詞：有像差系統(tǒng)的曝光拼接光柵關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 光柵拼接 全息曝光 干涉條紋 波面像差 條紋鎖定

【摘要】：脈沖壓縮光柵是超強(qiáng)超快激光系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。隨著強(qiáng)激光系統(tǒng)不斷升級(jí),啁啾脈沖壓縮系統(tǒng)對(duì)大面積光柵有急迫的需求。在單次曝光獲取大口徑光柵能力有限的情況下,全息光柵曝光拼接法成為獲取大口徑光柵的有效手段。由于脈沖壓縮光柵對(duì)衍射波面的要求極其苛刻,大口徑全息曝光系統(tǒng)的穩(wěn)定性和像差已經(jīng)成為進(jìn)一步提高拼接光柵口徑需克服的主要問(wèn)題。本文詳細(xì)闡述了大面積光柵的應(yīng)用背景和研究狀況,指出了大面積脈沖壓縮光柵設(shè)計(jì)與制造的重要性。對(duì)幾種主要光柵拼接方法進(jìn)行了介紹,分析了各種光柵拼接方法的優(yōu)缺點(diǎn)。光柵遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量分布是評(píng)價(jià)拼接光柵的主要依據(jù)。根據(jù)基爾霍夫衍射理論,模擬了光柵拼接誤差對(duì)衍射波面及其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量分布的影響。通過(guò)模擬波面像差,得到了對(duì)準(zhǔn)拼接波面PV值、拼接處波面誤差均方根值。對(duì)大量拼接波面及遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑特性統(tǒng)計(jì)分析后,得到了有像差情況下的光柵拼接精度要求,為后續(xù)光柵拼接實(shí)驗(yàn)提供了評(píng)價(jià)參考。為使遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量分布更好,提出了波面并列拼接法。對(duì)并列拼接波面峰谷值和遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量分布也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。雖然對(duì)于某種波面像差而言,無(wú)法確認(rèn)哪種拼接方法更好。但是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,并列拼接波面PV值更小,遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量分布情況更好�；跐撓窆鈻牌唇臃�,對(duì)大口徑光柵拼接系統(tǒng)誤差、穩(wěn)定性進(jìn)行了研究,為此設(shè)計(jì)了三維條紋鎖定系統(tǒng)。針對(duì)波面像差導(dǎo)致干涉條紋扭曲現(xiàn)象,提出了三種條紋鎖定方案。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明光場(chǎng)光柵與參考光柵之間的周期、相位和傾斜角誤差不斷隨環(huán)境變化。測(cè)試了三維條紋鎖定系統(tǒng)對(duì)干涉條紋的鎖定效果,結(jié)果表明全息曝光系統(tǒng)的穩(wěn)定性和曝光對(duì)比度均得到了提高�；诖竺娣e光柵拼接,提出了有像差情況下的光柵拼接方法,分析了像差導(dǎo)致光柵拼接誤差的原因,提出了曝光系統(tǒng)像差測(cè)量方法,用預(yù)制參考干涉條紋補(bǔ)償像差產(chǎn)生的拼接誤差。為提高光柵遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量,設(shè)計(jì)了光柵對(duì)準(zhǔn)拼接和并列拼接兩種實(shí)驗(yàn)方案,并進(jìn)行了模擬光柵拼接。在不同像差情況下,利用三維條紋鎖定系統(tǒng)進(jìn)行了多次光柵拼接。結(jié)果表明：曝光系統(tǒng)像差對(duì)光柵拼接誤差有影響,參考條紋預(yù)制法補(bǔ)償了系統(tǒng)像差帶來(lái)的拼接誤差,光柵拼接精度優(yōu)于0.05λ。最后驗(yàn)證了并列拼接光柵遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑能量分布可能比對(duì)準(zhǔn)拼接更好。
【關(guān)鍵詞】：光柵拼接 全息曝光 干涉條紋 波面像差 條紋鎖定
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 研究背景11-12
• 1.3 大口徑光柵研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 光柵機(jī)械拼接法13-15
• 1.3.2 干涉條紋掃描曝光法15-16
• 1.3.3 全息光柵曝光拼接法16-17
• 1.4 論文的主要工作17-18
• 參考文獻(xiàn)18-24
• 第2章 拼接光柵衍射波面特性分析24-54
• 2.1 無(wú)像差時(shí)拼接誤差對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑分布的影響24-29
• 2.1.1 相位平移誤差對(duì)光斑的影響25-27
• 2.1.2 傾斜度誤差對(duì)光斑的影響27-28
• 2.1.3 周期誤差對(duì)光斑的影響28-29
• 2.2 有像差情況下的光柵對(duì)準(zhǔn)拼接29-38
• 2.2.1 光柵對(duì)準(zhǔn)拼接定義30-33
• 2.2.2 全息曝光系統(tǒng)波面對(duì)準(zhǔn)拼接33-34
• 2.2.3 波面像差對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)光斑分布的影響34-36
• 2.2.4 波面平移誤差對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)光斑分布的影響36-38
• 2.3 有像差情況下的光柵并列拼接38-43
• 2.4 脈沖壓縮池內(nèi)光柵拼縫寬度對(duì)光強(qiáng)分布的影響43-51
• 2.4.1 激光脈沖壓縮模型43-45
• 2.4.2 壓縮池內(nèi)衍射光強(qiáng)分布情況45-48
• 2.4.3 有帶寬譜時(shí)衍射光強(qiáng)分布情況48-51
• 2.5 本章小結(jié)51-52
• 參考文獻(xiàn)52-54
• 第3章 光柵拼接系統(tǒng)研究54-86
• 3.1 全息光柵曝光拼接系統(tǒng)54-59
• 3.2 光柵拼接誤差分析59-66
• 3.2.1 光柵條紋周期誤差59-63
• 3.2.2 光柵條紋傾斜度誤差63-64
• 3.2.3 光柵條紋相位誤差64-65
• 3.2.4 像差對(duì)拼接誤差的影響65-66
• 3.3 三維條紋鎖定方法及實(shí)驗(yàn)66-79
• 3.3.1 光柵周期鎖定66-67
• 3.3.2 光柵相位和傾斜角鎖定67-70
• 3.3.3 三維條紋鎖定實(shí)驗(yàn)70-77
• 3.3.4 三維條紋鎖定效果評(píng)價(jià)77-79
• 3.4 有像差情況下三維條紋鎖定方法79-84
• 3.4.1 RMS對(duì)準(zhǔn)法80-81
• 3.4.2 FFT對(duì)準(zhǔn)法81-84
• 3.5 本章小結(jié)84
• 參考文獻(xiàn)84-86
• 第4章 有像差系統(tǒng)的曝光拼接方法86-99
• 4.1 光柵曝光區(qū)域像差測(cè)量方法86-90
• 4.2 參考干涉條紋預(yù)制法90-93
• 4.3 光柵拼接過(guò)程模擬93-97
• 4.3.1 對(duì)準(zhǔn)拼接93-96
• 4.3.2 并列拼接96-97
• 4.4 本章小結(jié)97-98
• 參考文獻(xiàn)98-99
• 第5章 大口徑光柵拼接實(shí)驗(yàn)99-119
• 5.1 小像差情況下的光柵拼接實(shí)驗(yàn)100-109
• 5.1.1 二拼光柵100-104
• 5.1.2 三拼光柵104-106
• 5.1.3 增加離焦情況下的光柵拼接實(shí)驗(yàn)106-109
• 5.2 有像差情況下的光柵拼接實(shí)驗(yàn)109-118
• 5.2.1 傳統(tǒng)的全息光柵曝光拼接實(shí)驗(yàn)109-110
• 5.2.2 光柵對(duì)準(zhǔn)拼接實(shí)驗(yàn)110-114
• 5.2.3 光柵并列拼接實(shí)驗(yàn)114-116
• 5.2.4 拼接光柵遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑分析116-118
• 5.3 本章小結(jié)118-119
• 第6章 總結(jié)與展望119-122
• 6.1 本文的研究工作119-120
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)120
• 6.3 工作展望120-122
• 攻讀博士學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)會(huì)議122
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文122-123
• 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目123-124
• 致謝124-125

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1005286