强激光畸变波前的高精度重构

高精度的波前重构,是实现对强激光波前畸变进行有效补偿与控制,提高光束质量的重要前提。先利用三个较远的衍射面及输入面上的强度信息,重构出强激光波前的以均方根梯度来描述的低频成分;再利用两个较近的衍射面及输入面上的强度信息,重构出强激光波前的以随机分布描述的中高频成分。当波前畸变的低频幅度小于或等于2λ,中高频幅度小于或等于0.15λ时,算法具有良好的收敛性能。     

激光推进应用中的波前重构仿真研究

分析了Hartmann传感器应用于激光推进中波前畸变测量的可行性,介绍了模式法波前重构原理。利用MATLAB7.0对小孔板进行了仿真。并根据几何光线追迹原理,对设定的畸变波前进行了重构。同时比较了选用不同Zernike模式数的波前重构结果以及选用不同采样率小孔板的波前重构结果。仿真结果表明:Hartmann传感器对推进应用中大口径光斑的波阵面测量是可行的。     

采用阵列波带片波前传感的激光波前重构

 在高功率激光系统,激光束小尺度相位畸变波前探测是实现激光束中频段波前补偿与控制的重要前提。采用阵列菲涅耳波带片作为激光束波前传感的子孔径分割器,利用区域重构的Southwell模型进行波前重构。并针对波前传感器子孔径数目、小尺度相位畸变波前的参数对波前重构精度影响进行分析与模拟计算,给出了阵列菲涅耳波带片合理的子孔径数目,为20×20～30×30;对小尺度相位畸变,激光束波前的重构误差小于十分之一波长。     

大幅面气动光学波前畸变场测量与重构EI北大核心CSCD

各类高速飞行器所装备的光电成像探测与侦察系统、光电跟踪瞄准系统、定向能攻击武器和光通讯系统,都需要开展气动光学波前畸变场测量与校正技术研究。为此,提出大幅面气动光学波前畸变场测量与重构方法,将光束偏折位移场测量值转化为光束从摄影中心出发穿过扰流区到人工点的光程差,并研究了Zernike多项式阶数与波前畸变重构精度的关系。2m超声速风洞中某跨大气层飞行器模型实验结果表明:该方法可以定量测量波前畸变场,测得机头与机翼的斜激波所致的波前畸变结构正确。该方法光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源,为气动光学效应的测试及校正技术的研究提供了新途径。     

人造信标波前测量

应用信标技术可以降低大气湍流对光学系统的影响,人造信标是主动校正大气造成的波面相位畸变的重要手段。介绍了人造信标实验系统和利用后向瑞利散射人造信标进行的波前测量结果,分析了人造瑞利后向散射信标系统指标和波前畸变测量结果的关系。     

人造信标波前测量

 应用信标技术可以降低大气湍流对光学系统的影响,人造信标是主动校正大气造成的波面相位畸变的重要手段。介绍了人造信标实验系统和利用后向瑞利散射人造信标进行的波前测量结果,分析了人造瑞利后向散射信标系统指标和波前畸变测量结果的关系。     

强激光系统光学元件波前相位梯度分析

介绍了在高功率固体激光系统中用于评价光学元件对光束聚焦特性影响的参数——波前相位梯度及其检测原理和计算方法,并与常用的光学元件评价参数P V值、RMS值以及新引入的评价方式——PSD进行了比较。得到了高功率激光系统中几种典型光学元件的相位梯度分析结果,结果表明利用相位梯度分析方法能够有效的对光学元件的加工质量进行评价。     

强激光系统光学元件波前相位梯度分析

 介绍了在高功率固体激光系统中用于评价光学元件对光束聚焦特性影响的参数——波前相位梯度及其检测原理和计算方法,并与常用的光学元件评价参数P V值、RMS值以及新引入的评价方式——PSD进行了比较。得到了高功率激光系统中几种典型光学元件的相位梯度分析结果,结果表明利用相位梯度分析方法能够有效的对光学元件的加工质量进行评价。     

高功率激光装置中局部波前畸变的非线性传输

 根据高功率激光装置中强激光束传输的特点,建立了描述光束通过光学元件时引入的局部波前畸变模型,并利用纹波传输的线性化处理方法,研究了带有局部波前畸变的高强度光束的传输规律。以一个连续的非增益激光介质为例,用该模型进行数值模拟,给出了不同空间尺度的局部波前畸变的频谱分布、不同空间频率的纹波引起的振幅非线性增长曲线、不同B积分的非线性增益随光束传输距离的变化曲线,光束振幅非线性增益达到最大时光束的传输距离和标准传输距离不同时由局部波前畸变引入的振幅分布。研究表明为了防止光学元件损坏,应避免光学元件表面出现半径为0.5~2.0 mm的局部瑕疵。     

腔长调制引起的激光波前间歇畸变现象

介绍周期性微调ＣＯ２激光器谐振腔长度引起激光波前间歇畸变的现象，这种现象引起相干式调频连续波激光雷达回波信号带出现凹陷。初步观察表明，这种现象的出现与激光支线有关。在波前畸变时，激光器支线不跃变，横模宏观特征也不变。     

高功率激光束波前空间频率划分研究

基于衍射理论和非线性小尺度自聚焦的纹波理论,推导了不同频率下的纹波经过非线性介质传输后的解析式.通过解析分析,得到了不同空间频率波前畸变的非线性增长特性.结合驱动器装置对打靶焦斑的要求,研究了波前空间频率的划分方法,并根据国内装置的特点划分了波前空间频率高中低频分界点.     

波前校正器和波前传感器的匹配

自适应光学系统中,波前校正器和波前传感器的形式、对应关系以及波前复原法的选择,对波前复原的效果都是有影响的。介绍了动态Hartmann –Shack传感器方式下,以分立驱动器和连续表面变形镜为校正元件,采用直接斜率法波前复原过程的计算机模拟实验。研究了多种变形镜驱动器和探测子孔径的对应布局关系,得出每个孔径主要受三个驱动器控制的布局原则。     

波前校正器和波前传感器的匹配

自适应光学系统中,波前校正器和波前传感器的形式、对应关系以及波前复原法的选择,对波前复原的效果都是有影响的。介绍了动态Ｈａｒｔｍａｎｎ—Ｓｈａｃｋ传感器方式下,以分立驱动器和连续表面变形镜为校正元件,采用直接斜率法波前复原过程的计算机模拟实验．研究了多种变形镜驱动器和探测子孔径的对应布局关系,得出每个孔径主要受三个驱动器控制的布局原则．     

基于循环式径向剪切干涉法的波前重建算法研究

提出一种基于循环式径向剪切干涉的波前重建算法。先将畸变波前经径向剪切干涉仪形成的空间相位调制干涉条纹图通过傅立叶变换处理获得对应的位相差分布,再直接采用迭代算法能精确重建原始波前,为ICF系统中复杂畸变波前的在线准确检测提供了可能,并给出了应用实例。     

两种不同算法重现高功率激光束的相位

介绍了两种不同的波前重构算法及基本原理,并给出了实用的重构算法公式。通过用哈特曼小孔阵列板代替传统的哈特曼一沙克传感器的方法,对“星光II” 1012W高功率激光器的波前相位进行了测量和重构,并对两种算法重构的相位进行了比较,得到了一致而令人满意的结果。     

曲率型自适应光学系统对低阶Zernike像差校正能力

数值模拟了37单元曲率型自适应光学系统的波前校正过程,分析了该系统对低阶Zernike像差的校正效果,结果表明:低阶Zernike像差均能够得到较好的校正。分别对曲率为零和不为零的Zernike像差校正效果进行了对比分析,结果发现:曲率为零的Zernike像差同样可以被曲率型自适应光学系统校正,而且效果好于曲率不为零的Zernike像差校正。     

基于循环式径向剪切干涉法的波前重建算法研究

 提出一种基于循环式径向剪切干涉的波前重建算法。先将畸变波前经径向剪切干涉仪形成的空间相位调制干涉条纹图通过傅立叶变换处理获得对应的位相差分布,再直接采用迭代算法能精确重建原始波前,为ICF系统中复杂畸变波前的在线准确检测提供了可能,并给出了应用实例。