目前,基于波前傳感器的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)可以高效、穩(wěn)定的對(duì)光束進(jìn)行凈化,是高能激光系統(tǒng)光束質(zhì)量提升的主要手段,但是該方法需要波前測(cè)量,系統(tǒng)體積龐大,難以滿足小型化的需求,而且對(duì)信標(biāo)源也有較高的要求,閉環(huán)帶寬提升困難。為了解決上述問題,本文提出了一種利用變形鏡本征模式和遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的特征進(jìn)行處理分析的無波前自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),對(duì)激光器輸出的方形激光光束進(jìn)行校正。該方法舍棄了波前傳感器環(huán)節(jié),成本較低,體積較小,具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文以激光器輸出的波長(zhǎng)為1064nm的方形光束作為光束凈化對(duì)象,從變形鏡影響函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式和測(cè)量得到的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑光強(qiáng)信息的特征出發(fā),完成對(duì)激光器輸出的光束進(jìn)行光束凈化的理論研究和仿真驗(yàn)證,并對(duì)該方法的校正效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,同時(shí)對(duì)部分影響因素進(jìn)行分析。介紹了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的組成部分,帶有波前傳感器和無波前傳感器的自適應(yīng)光學(xué)校正系統(tǒng)常用的校正像差方法,說明無波前傳感校正系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),闡明本課題的研究目的及意義。詳細(xì)闡述了基于變形鏡本征模式和遠(yuǎn)場(chǎng)光斑測(cè)量的無波前傳感器自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)校正方法的基本原理,對(duì)校正系統(tǒng)的評(píng)價(jià)函數(shù)、變形鏡本征模式、模式系數(shù)和校正電壓的計(jì)算過程進(jìn)行推導(dǎo)。針對(duì)實(shí)... 

【文章來源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖??在２０世紀(jì)７０年代，美國(guó)對(duì)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行／研究，他們成功研發(fā)出多種樣機(jī)??Ｉ??

水平傳輸激光中的大氣湍流等效應(yīng)進(jìn)行校正，??大大提高了激光光束的能量集中度，達(dá)到了接近衍射極限的效果［７］。１９８２年，美國(guó)研制??出第一臺(tái)帶有自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的口徑為１．６米的望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡用來觀察空間目標(biāo)，??加入Ａ０系統(tǒng)后，提高了成像的分辨率１９８９年，普羅旺斯天文臺(tái)上的大型天文望遠(yuǎn)??鏡中使用了?Ａ０系統(tǒng)，該望遠(yuǎn)鏡口徑為１．５２ｍ，成功地校正了波長(zhǎng)處于紅外波段的波前??像差ｍ。１９９１年，美國(guó)逐漸的對(duì)軍方所掌握的Ａ０技術(shù)解密，這一舉動(dòng)促進(jìn)了?Ａ０系統(tǒng)??在民用領(lǐng)域的快速發(fā)展。圖１．２為自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)概念圖以及Ｋｅｃｋ望遠(yuǎn)鏡采集到的校??正前后天王星圖像。??Ｑ??ＡｉｍｏｅｐｒｗＫ?Ｕ＾ｕｔｅｎｃｅ??ｗａｖｅｆｒｏｎｔ??■?—＊—??！……—??ｉ?＊?？??＼?Ｂｅａｍｐｉｍｅｆ??；?＊、＼?ｎ??Ｒｅｔｆ－ｉｈｎｅ??ｊ／ｆ??／％?／ｌＪ??／Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ?ｒｗａｕｔｏｒ?ｎ？＾??園ｉ……：腳＾?ＨＨＨ｜！??圖１．２自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)概念圖以及Ｋｅｃｋ望遠(yuǎn)鏡采集到的校正前后天王星圖像ｌｌ）ｌ??１９７８年，我國(guó)開始對(duì)自適應(yīng)光學(xué)進(jìn)行研究。中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所在１９７９年??深入開展了該技術(shù)的學(xué)習(xí)。１９８５年，該團(tuán)隊(duì)研制了?１９單元激光波前校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)??被應(yīng)用在“神光Ｉ?”激光核聚變裝置上，校正后的靜態(tài)光斑能量集中度大大提高［ＩＱ］。校?丨??正前后的光斑能量分布如圖丨．３。１９９０年，云南天文臺(tái)將一個(gè)２１單元的校正系統(tǒng)與１．２ｍ??望遠(yuǎn)鏡組合起來，該校正系統(tǒng)可以對(duì)動(dòng)態(tài)的波前誤差進(jìn)行校正，成功校正了用望遠(yuǎn)鏡觀??察自然星體時(shí)引入的大氣湍流。２０００

?基于變形鏡本征模式和遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究???的周仁忠等人，在《自適應(yīng)光學(xué)理論》和《自適應(yīng)光學(xué)》兩本書中，對(duì)自適應(yīng)光學(xué)的基??本知識(shí)以及發(fā)展情況等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹１Ｕ２－１３１。??圖１．３自適應(yīng)光學(xué)校正前后的“神光Ｉ”?ＬＦ１２裝置的焦斑能量分布??近年來隨著各個(gè)相關(guān)學(xué)科的迅速發(fā)展，丨＇丨迠應(yīng)光學(xué)技術(shù)也取得／屯大的突破，逐漸??的被應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域和各行各業(yè)。大型地基天文望遠(yuǎn)鏡方面，３０米口徑天文望遠(yuǎn)鏡計(jì)??劃中變形鏡的致動(dòng)器數(shù)量將超過５０００個(gè)。在高能激光系統(tǒng)中，自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)分為腔??內(nèi)校正和腔外校正。腔內(nèi)校正是在激光腔內(nèi)加入ＡＯ系統(tǒng)，用來補(bǔ)償增益介質(zhì)分布＋均??勻以及在組裝光學(xué)系統(tǒng)時(shí)引入的誤差；腔外校正是指激光器輸出光朿后，山于人氣湍流??等效應(yīng)造成／光束質(zhì)坫變差等問題，對(duì)此畸變光束進(jìn)行校正｜１４１。２０１３年，中國(guó)工程物理??研究院應(yīng)用電子學(xué)研宄所設(shè)計(jì)研制了主動(dòng)光束質(zhì)量閉環(huán)控制ＡＯ系統(tǒng)，將ＭＯＰＡ系統(tǒng)??輸出光束的遠(yuǎn)場(chǎng)光束質(zhì)量３因子從幵環(huán)７．４降低到４．０６１１５１。２０１５年，該團(tuán)隊(duì)利用ＡＯ系??統(tǒng)補(bǔ)償非穩(wěn)腔內(nèi)像差，從輸出鏡耦合輸出的環(huán)形光束光束質(zhì)量日因子從１１．６降低到??２．６１１６１。２０１８年，該團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了?Ｙｂ：ＹＡＧ板條固體激光器２２．３ｋＷ的功率輸出，應(yīng)用ＡＯ??技術(shù)使光束質(zhì)量３因子達(dá)到３．３倍衍射極限【１７１。ＡＯ系統(tǒng)也可以用在空間遙感成像系統(tǒng)??以及偵察衛(wèi)星的大氣湍流效應(yīng)校正、屮｜｜８１；作慣忡約束聚變裝置，多光路激光合成過程??中，每一路激光都會(huì)帶有像差，復(fù)雜的裝置導(dǎo)致該系統(tǒng)的波前像差非常大，嚴(yán)重影響輸??出的光束質(zhì)量，在這種情況下，ｎ適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能夠有效地校正這種像差

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]基于變形鏡本征模式的無波前傳感器自適應(yīng)光學(xué)校正方法研究[D]. 喻際.北京理工大學(xué) 2015
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