本文關(guān)鍵詞： 光柵拼接系統(tǒng) 穩(wěn)定性 位姿檢測(cè) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 控制算法　出處：《重慶大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：啁啾脈沖放大(Chirped-Pulse Amplification,簡(jiǎn)稱CPA)是迄今實(shí)現(xiàn)超短脈沖激光能量放大的重要技術(shù)方案之一。然而CPA壓縮池中光柵的損傷閾值和口徑限制了輸出脈沖的能量。目前性能最好的光柵是多層電介質(zhì)(MLD)全息光柵,但其很難被加工到米量級(jí)的大尺寸,所以各國(guó)的研究者們大多采用了光柵拼接的方法來(lái)獲得大口徑光柵,以提高輸出脈沖的能量。精密陣列光柵的拼接精度及其時(shí)空穩(wěn)定性是提供高質(zhì)量的脈沖光束和提高壓縮器裝置性能的重要保障。針對(duì)某型激光壓縮器中陣列光柵的應(yīng)用需求,本文對(duì)大口徑精密光柵拼接系統(tǒng)展開研究。探討了基于空間共面理論的非連續(xù)平面相對(duì)位姿實(shí)時(shí)檢測(cè)控制理論和方法,考察了環(huán)境激勵(lì)與陣列光柵穩(wěn)定性的關(guān)系,設(shè)計(jì)了高穩(wěn)定的光柵拼接系統(tǒng),并制作了樣機(jī)進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.在研究陣列光柵配對(duì)誤差補(bǔ)償關(guān)系的基礎(chǔ)上,根據(jù)空間共面原理,提出了一種基于矢量誤差抑制原理的非連續(xù)獨(dú)立有界平面相對(duì)位姿檢測(cè)方法,分析了該檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)裝置零點(diǎn)漂移誤差的抑制水平和檢測(cè)穩(wěn)定性,為機(jī)電式子光柵相對(duì)位姿檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。2.設(shè)計(jì)了包括支撐結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法、反饋控制在內(nèi)的一整套精密光柵拼接系統(tǒng)。論文首先確定了光柵拼接系統(tǒng)的總體方案,并將其機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)許用誤差劃分為3級(jí)進(jìn)行誤差分配;拼接裝置的主體結(jié)構(gòu)采用了后立板和4面體桁架相結(jié)合的光柵支撐架,使裝置的振動(dòng)響應(yīng)最大位置不出現(xiàn)在光柵面上,并獲得可接受的固有頻率;采用了基于矢量誤差抑制原理的非連續(xù)獨(dú)立有界平面相對(duì)位姿測(cè)量方法對(duì)子光柵的空間相對(duì)位姿進(jìn)行檢測(cè),以此作為反饋控制的依據(jù);用鎖存補(bǔ)償法和四點(diǎn)中心差分法對(duì)增量式PID控制算法進(jìn)行改進(jìn),提高了光柵拼接控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾能力。3.通過(guò)兩個(gè)方面的分析,明確了光柵拼接裝置穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)方向:一方面,對(duì)陣列光柵的使用環(huán)境進(jìn)行測(cè)試,以獲取使用環(huán)境下的振動(dòng)激勵(lì)和溫度載荷數(shù)據(jù),以實(shí)驗(yàn)環(huán)境測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù),分析了環(huán)境影響因素與陣列光柵穩(wěn)定性之間的關(guān)系及其作用形式;另一方面,從光柵方程的一般形式出發(fā),分析了激光壓縮池環(huán)境下光柵偏轉(zhuǎn)角度對(duì)光束指向的影響。4.用動(dòng)剛度方法確定了光柵拼接裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的薄弱環(huán)節(jié),并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高拼接裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;用微分法對(duì)光柵拼接裝置的傳動(dòng)鏈進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)降低裝置在繞X轉(zhuǎn)動(dòng)方向的誤差傳遞系數(shù),以提高其傳動(dòng)穩(wěn)定性。5.制作了2×1光柵拼接系統(tǒng)樣機(jī),并進(jìn)行了性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。對(duì)于子光柵間的相對(duì)位姿,將機(jī)電式檢測(cè)結(jié)果與光斑檢測(cè)計(jì)算結(jié)果相對(duì)比,驗(yàn)證了基于矢量誤差抑制原理的機(jī)電式測(cè)量方法對(duì)獨(dú)立非連續(xù)有界平面相對(duì)位姿進(jìn)行測(cè)量的檢測(cè)性能;通過(guò)考察兩光斑相對(duì)距離的變化對(duì)光柵位姿進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證了光柵裝置的自身穩(wěn)定性能;通過(guò)比較控制程序開啟與否狀態(tài)下的光柵穩(wěn)定性,驗(yàn)證了光柵拼接系統(tǒng)的實(shí)時(shí)穩(wěn)定性性能和控制方法性能。陣列光柵的穩(wěn)定性關(guān)系到CPA激光壓縮池打靶成敗的重要因素之一,本文提出的非連續(xù)獨(dú)立有界平面相對(duì)位姿檢測(cè)方法和制作的光柵拼接系統(tǒng)對(duì)提升大口徑陣列光柵的穩(wěn)定性具有重要的參考意義。
[Abstract]:In this paper , based on the principle of spatial co - plane , a complete set of precision grating splicing systems , including support structure , detection method and feedback control , is designed . In this paper , the real - time stability performance and the control method performance of the grating splicing system are verified by comparing the stability of the grating under the open or absence of the control program . The stability of the array grating is one of the most important factors for the success or failure of the target of the CPA laser compression pool . The non - continuous independent bounded plane relative pose detection method and the manufacturing grating splicing system have important reference significance for improving the stability of the large - aperture array grating .

【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH74

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 方明月;段永遠(yuǎn);諶夏;彭姝慧;蒲利春;;非線性光柵器件[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

2 王聰;張軍偉;杜麗;周海;;光柵拼接技術(shù)研究進(jìn)展[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2011年08期

3 盧中堯;;用可控光學(xué)透明光柵記錄全息檔案信息[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1984年02期

4 李德輝;;一種不用透鏡的簡(jiǎn)單光柵結(jié)構(gòu)[J];計(jì)量技術(shù);1981年08期

5 楊敬曾;;圓盤徑向輻射光柵的簡(jiǎn)易調(diào)整方法[J];航空工藝技術(shù);1985年10期

6 潘星辰,莊松林;用總極值方法進(jìn)行零位光柵結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);1988年01期

7 趙鷺明,王立軍;光柵制備工藝的新進(jìn)展[J];光學(xué)技術(shù);2001年05期

8 安飛;苑偉政;喬大勇;;微型可編程光柵實(shí)現(xiàn)光譜模擬的方法研究[J];光學(xué)儀器;2007年02期

9 焦焱;劉林華;;結(jié)構(gòu)異化對(duì)二重光柵輻射特性影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2014年02期

10 張玉濤;宣益民;;金屬/介質(zhì)/金屬光柵結(jié)構(gòu)強(qiáng)化吸收特性[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2014年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉恒彪;王占山;;納米光柵結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)研制[A];大珩先生九十華誕文集暨中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

2 耿康;陳新榮;吳建宏;;用衍射效率的光譜分布判斷多層介質(zhì)膜光柵掩膜形貌[A];大珩先生九十華誕文集暨中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2004年

3 白昱;金玉;劉岳峰;馮晶;孫洪波;;光柵微結(jié)構(gòu)提高有機(jī)電致發(fā)光器件光取出效率的研究[A];全國(guó)第15次光纖通信暨第16屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

4 李術(shù)新;梁東;邢岐榮;徐世祥;郎利影;田震;柴路;王清月;;零級(jí)深度金屬光柵對(duì)太赫茲波透過(guò)特性的理論研究[A];光電技術(shù)與系統(tǒng)文選——中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)成立二十周年暨第十一屆全國(guó)光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 曹召良;盧振武;李鳳有;孫強(qiáng);;亞波長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)光柵的制作工藝和理論關(guān)系研究[A];2002年中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

6 成希革;黃吉發(fā);尹振宇;李雪玲;;內(nèi)置多葉光柵集成[A];第八屆全國(guó)醫(yī)用加速器學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

7 楊德興;王海濱;趙建林;張鵬;郭夏銳;;層狀多重體全息光柵的研究[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

8 周常河;;低密度光柵的飛秒信息處理技術(shù)[A];2006年全國(guó)強(qiáng)場(chǎng)激光物理會(huì)議論文集[C];2006年

9 閔長(zhǎng)俊;焦小瑾;王沛;明海;;表面有凹槽的亞波長(zhǎng)金屬光柵結(jié)構(gòu)中光的透射現(xiàn)象的研究[A];光子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化——長(zhǎng)三角光子科技創(chuàng)新論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

10 賴建軍;梁華鋒;王彬;翟小鋒;;基于金屬/介質(zhì)/金屬光柵的窄帶紅外發(fā)射/吸收結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 通訊員　 周曄 記者　 李雪林;0.1秒干完10分鐘的活[N];文匯報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 金娃;PCF熱傳導(dǎo)與形變機(jī)理及在熔接和光柵制備中的應(yīng)用研究[D];燕山大學(xué);2015年

2 武華;面向硅基光子集成的光柵器件研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

3 吳麗翔;取樣光柵的刻蝕深度空間分布微調(diào)方法[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

4 李朝陽(yáng);物像光柵自拼接在超短超強(qiáng)激光中的應(yīng)用問(wèn)題研究[D];南京理工大學(xué);2015年

5 廖云飛;大口徑精密光柵拼接系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2015年

6 吳華明;硅基微納二元非均勻光柵的研究及應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2010年

7 董毅;用于光互連的體波導(dǎo)光柵耦合器：分析、制備和應(yīng)用[D];山東大學(xué);2008年

8 韓建;全息光柵曝光光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化及光柵掩模參數(shù)控制方法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

9 陳上碧;多層介質(zhì)膜脈寬壓縮光柵的清洗及閾值研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

10 王斌;亞波長(zhǎng)介質(zhì)光柵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化模式法的修正及相關(guān)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 何培棟;基于LiNbO_3的波導(dǎo)及光柵的研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 周陽(yáng);全息深亞波長(zhǎng)光柵技術(shù)研究[D];蘇州大學(xué);2015年

3 張嘉赫;OCB模式液晶光柵的光學(xué)特性研究[D];大連海事大學(xué);2015年

4 盧鷺云;寬光譜光柵側(cè)面耦合集光技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2015年

5 陳劍科;新型二維折疊光譜儀的工程化研制及其應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

6 汪瑾;片狀光柵內(nèi)各模式性質(zhì)研究[D];華東師范大學(xué);2015年

7 胡瑞;基于復(fù)合微納金屬光柵—波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的雙通道帶通濾波器的設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2015年

8 楊倩;基于疊印采樣光柵的光碼分多址編解碼技術(shù)研究[D];南京大學(xué);2014年

9 張新彬;偏振分束光柵的設(shè)計(jì)和制造[D];福建師范大學(xué);2015年

10 任建文;光折變光柵濾波器及其應(yīng)用研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1501300