【摘要】：激光慣性約束聚變(ICF)利用大功率激光將高強度能量均勻地作用于裝填D/T燃料的微球靶丸上,實現(xiàn)受控?zé)岷司圩兎磻?yīng),為人類提供豐富安全的能源,其中D/T冰層的密度均勻性是實現(xiàn)成功點火的重要參數(shù)。為了獲得微球靶丸的三維密度場信息,采用干涉方法對攜帶有微球密度均勻性信息的波前進行檢測,以獲得微球內(nèi)的折射率分布,從而為微球靶丸的三維密度場信息檢測提供基礎(chǔ)。本文提出采用四波橫向剪切干涉系統(tǒng)對攜帶有微球密度均勻性信息的波前進行檢測,并設(shè)計了衍射場中只有四個級次的隨機編碼混合光柵。由期望得到的四波前衍射頻譜出發(fā),根據(jù)夫瑯禾費衍射原理并結(jié)合光通量約束的隨機編碼方法得到了由振幅編碼光柵和棋盤式相位光柵組成的隨機編碼混合光柵。與現(xiàn)在常用的分光元件MHM、相位光柵相比,其衍射場中只有等光強的四個級次(±1,±1),體現(xiàn)了隨機編碼混合光柵在四波橫向剪切干涉中的明顯優(yōu)勢。分析確定了四波橫向剪切干涉系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)光柵方程建模對四波橫向剪切干涉的剪切率進行分析,結(jié)果表明剪切率隨著待測光束口徑的增大而非線性增大,隨著光柵柵距的增大非線性地減小,并趨于定值,同時觀察距離隨著光柵柵距的增大而線性增大,并且待測光束口徑越大,線性斜率越大。通過對隨機編碼混合光柵加工過程中存在的加工誤差及實驗中振幅編碼光柵和相位光柵的對準誤差進行分析,得到了相應(yīng)的容差范圍。分析結(jié)果表明,當(dāng)相位光柵的深度刻蝕誤差控制在±34.66 nm、側(cè)壁陡直度大于55°,并且實驗中振幅編碼光柵與相位光柵的對準偏移量控制在3μm以內(nèi)時,隨機編碼混合光柵的夫瑯禾費衍射光場中其他級次光強與主級次(±1,±1)級相比可以忽略。最后,將加工誤差嚴格控制在容差范圍內(nèi)的隨機編碼混合光柵放入橫向剪切干涉系統(tǒng)中,得到其遠場衍射光斑分布和四波橫向剪切干涉圖。實驗結(jié)果表明隨機編碼混合光柵的遠場衍射光場中只有(±1,±1)四個級次存在,而且其衍射光強相等；同時,基于隨機編碼混合光柵的四波橫向剪切干涉圖條紋穩(wěn)定,干涉圖不隨觀察距離的變化產(chǎn)生周期性的泰伯效應(yīng),可以實現(xiàn)任意畸變的波前檢測。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O436.1;TL632.1
【圖文】：

圖１．１慣性約宋聚變逡逑在慣性約宋聚變實驗中常用的聚變乾丸是內(nèi)部充有Ｄ／Ｔ氣體的空尼＇玻璃微球和塑逡逑料微球，如圖１．２（ａ）所示，其直徑為５０？１０００叫ｎ，壁厚為化５￣２０｜＿ｉｍ，從外到內(nèi)微球壁、逡逑Ｄ／Ｔ冰層、Ｄ／Ｔ氣體的折射率分別約為巧二１．５４，ｎ，邋＝１．１６，７７，邋＝１。微球祀丸的大小、結(jié)逡逑構(gòu)和材料的化學(xué)成分對實驗中激光的吸收、岕合、中子產(chǎn)額高低及爆聚的均勻性和對稱性逡逑影響巨大Ｕ‘＂，其中微球乾丸的壁厚不均勻性及球形度偏離引起的低球諧模擾動會降低巧逡逑爆的收縮比，乾丸表面的粗糧度和殼層材料密度的不均勻性引起的中高球諧模擾動會降低逡逑內(nèi)爆的形狀因子，因此X1丸制作過程中各種參數(shù)都需要嚴格控制，壁厚偏差要求在逡逑０．０３？０．５邋ｉ0ｍ，內(nèi)夕ｈ壁不同瓜度要求在０．１？０．５邋＾ｍ。為實現(xiàn)高效內(nèi)爆抑審ｉｊ祖丸內(nèi)爆期間逡逑Ｉ逡逑

流體為學(xué)不穩(wěn)定（如民ａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不穩(wěn)定等），要求ll#等燃料在X1丸內(nèi)壁形成高度均勻、逡逑光滑巧面粗糧度需小于１邋Ｍｍ）且中成對稱姆＇。度需大于９９％）的固態(tài)冰層。其中微球的均逡逑勾性如圖１．２（ｂ）所示，包括微球表面粗糧度、冰層厚度均R約氨忝芏染刃�，諒T┎五義鮮墓庋Р飭坎喚齜從沉宋⑶蚯璧哪誆拷峁狗植跡幣捕愿呔惹璧鬧譜骶哂兄傅煎義獻饔謾ｅ義先劍╁危ǎ猓╁義希模員悖海模員閎紓�，辶x銜⑶蟣冢呵懾危模云澹嚎冢沖撾⑶蟣冢呵懾危模云澹哄義賢跡保參⑶蚪峁故疽饌�。（ａ）均勾峥b潁唬ǎ猓┓薔任⑶蟈義蟃B前國內(nèi)外針對ＩＣＦ壚丸均勾性測量開展了較多的研究：中國工程物涅研究院研制了逡逑匹配于原子力顯微鏡的確定X1丸４；ｒ定位握動裝置Ｗ，可Ｗ將X1丸在水平和垂直方向上旋轉(zhuǎn)，逡逑實現(xiàn)了對X1丸整個４；ｒ表面粗獵度測量；北京理工大學(xué)利用差動共焦原理在激光差動共逡逑焦軸向響應(yīng)曲線的零點對微巧壚丸的內(nèi)外表面和瓊成分別進行定位，然后結(jié)合物鏡位移驅(qū)逡逑動技術(shù)，最終實現(xiàn)了靴丸內(nèi)外表面和殼層厚度的高精度測量，并提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；逡逑哈爾濱工業(yè)大學(xué)對原子為顯微鏡結(jié)合精密旋轉(zhuǎn)軸系的方法進行了新的改進增加了用于逡逑轉(zhuǎn)換位置的輔助軸系，從而實現(xiàn)了X1丸表面３個正交方向上的精確轉(zhuǎn)換和測量；美圍羅徹逡逑斯特大學(xué)提出對于透明微球在仔細控制其制作過程中所形成的冰層后＂ｊ，可Ｗ利用光宋逡逑穿過微球的陰影圖像法來檢測其內(nèi)表面冰層密度均勻性；法國的ＬＭＪ激光裝置利用兩種逡逑方法同時測量Ｄ／Ｔ冰層的光學(xué)厚度ｎ’ｌ＂：干涉法和陰影法

驗中需要將會聚光宋通過針孔，導(dǎo)致光宋對準較為困難。逡逑１．２．２徑向剪切干涉技術(shù)逡逑徑向剪切干涉儀誕生于上個世紀五六十年代，其基本原理如圖１．４所示Ｍ，原始光束逡逑在經(jīng)過徑向剪切干涉儀后將分為縮束或者擴束的兩列波前，這兩列波前彼此產(chǎn)生一定的相逡逑位差，并最終在其成像面上的重疊區(qū)域形成徑向剪切干涉圖。逡逑圖１．４徑向剪切干涉原理圖逡逑４逡逑

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 萬玲玉;張衛(wèi)平;楊慶怡;韋文樓;;基于雙光柵衍射成像效應(yīng)的光柵實驗探討[J];實驗技術(shù)與管理;2009年10期

2 馬雪梅;張衛(wèi)平;黃創(chuàng)高;黃宇陽;韋文樓;;基于光柵衍射的實驗分析[J];大學(xué)物理實驗;2010年04期

3 田志偉,施永強;用位相光柵進行圖象相減[J];中國激光;1985年03期

4 易明;楊選民;;幾種位相光柵機械移動的效應(yīng)和理論[J];南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1985年02期

5 閔春宗;傾斜光柵的衍射花樣[J];松遼學(xué)刊(自然科學(xué)版);1988年04期

6 周晨波;圓徑向相位光柵復(fù)制方法研究[J];光學(xué)學(xué)報;1990年08期

7 吳若;伴隨光柵的研究[J];江西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1997年01期

8 吳春梅,申宗仁;光柵衍射實驗新方法[J];信息工程學(xué)院學(xué)報;1998年04期

9 樊叔維;任意槽形光柵衍射特性的矢量理論分析與計算[J];光學(xué)精密工程;2000年01期

10 樊叔維;任意槽形金屬光柵衍射特性的矢量理論分析與計算[J];光學(xué)精密工程;2000年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 楊學(xué)東;夏蘭;馬偉新;;光柵拼接三維旋轉(zhuǎn)的研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

2 滕樹云;陳小藝;程傳福;;光柵的類泰伯效應(yīng)[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

3 張衛(wèi)平;萬玲玉;楊慶怡;黃萌;郭月波;;光柵的匯合光譜特性和雙光柵衍射成像儀研究[A];2007年全國第十六屆十三�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

4 梁磊;忽滿利;徐琴芳;向光華;孫浩;;點匹配模式方法計算光柵衍射效率[A];2011西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

5 李朝陽;;物像光柵自拼接技術(shù)[A];中國工程物理研究院科技年報/2011年版[C];2011年

6 馬雪梅;戴亞平;朱健強;;拼接光柵的偏差對光束空間特性影響的研究[A];上海市激光學(xué)會2005年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

7 張衛(wèi)平;萬玲玉;肖鈺斐;馬雪梅;黃創(chuàng)高;;雙光柵衍射成像實驗與實驗儀器[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

8 郭月波;張衛(wèi)平;黃萌;李曉芳;龐華鋒;;透射-反射光柵衍射成像實驗研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

9 胡搖;;基于橫向剪切干涉的光柵拼接實驗研究[A];第十三屆全國光學(xué)測試學(xué)術(shù)討論會論文（摘要集）[C];2010年

10 黃子強;張翠玉;陳曉西;楊文君;;液晶二元光柵用于激光方位探測與跟瞄[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對抗技術(shù)研討會論文集[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 錢國林;有像差系統(tǒng)的曝光拼接光柵關(guān)鍵技術(shù)研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 馬振予;基于傅里葉光學(xué)原理的光柵衍射效率檢測方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2016年

3 樸偉英;球面光柵干涉式表面測量儀若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張勇銘;基于相干光誘導(dǎo)光柵理論的二元溶液熱特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 高鵬;基于FPGA和體光柵的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)[D];南昌航空大學(xué);2015年

3 黃海昆;菌紫質(zhì)中同圓偏振光柵衍射調(diào)制特性及FDTD模擬Ronchi光柵衍射[D];河南大學(xué);2015年

4 毛明俊;陣列光柵空間共面原理和方法研究[D];重慶大學(xué);2015年

5 楚智媛;矩形與階梯形光柵正反問題數(shù)值算法研究[D];大連海事大學(xué);2016年

6 彭磊;基于耦合波理論的多光柵衍射效率研究[D];北京交通大學(xué);2016年

7 岳秀梅;用于波前傳感的隨機編碼混合光柵設(shè)計及誤差分析[D];浙江大學(xué);2016年

8 任瑞;拼接光柵關(guān)鍵技術(shù)問題研究[D];電子科技大學(xué);2007年

9 楊學(xué)東;光柵拼接技術(shù)的研究[D];中國工程物理研究院;2007年

10 伍學(xué)秋;高精度大口徑拼接光柵裝置的綜合分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號：2806899