阵列光栅空间共面原理和方法研究
本文选题:CPA 切入点:阵列光栅 出处:《重庆大学》2015年硕士论文
【摘要】:啁啾脉冲放大(Chirped-Pulse Amplification,CPA)技术是目前实现激光脉冲的压缩与展宽,获得高能量、高峰值功率激光的最有效方法之一。作为CPA系统中损伤阈值最小的元件,衍射光栅的口径以及损伤阈值直接限制了输出激光脉冲峰值功率的大小,使用阵列光栅代替大面积、高损伤阈值衍射光栅是目前最有效的方法之一。阵列光栅共面原理和方法的研究对于提高CPA系统输出激光脉冲的质量具有重要意义。为了保证阵列光栅共面的时空性能,本文在国内外研究的基础上,对阵列光栅空间共面原理、共面在位检测,共面实时驱动校正与稳定性控制等方面进行了探讨和研究。最后基于2×1阵列光栅实验原理样机,对提出的共面在位检测与驱动校正方法进行实验验证。具体研究内容如下:①基于阵列光栅误差配对补偿理论以及刚体运动学理论,研究了阵列光栅空间共面原理,为实现阵列光栅空间共面奠定了理论基础。②在阵列光栅空间共面原理的基础上,提出了一种基于位移传感器阵列的机电式共面在位检测方法,分析了该检测方法的不确定性,并提出了采用算数平均滤波的方法提高测试信噪比,减小测量误差的影响。③提出了一种并联驱动的阵列光栅共面校正方法,采用压电驱动系统实现阵列光栅的共面调整。控制方面,以传感器在位检测结果为反馈,采用经过不完全微分法与积分分离法改进的增量式PID作为控制算法实现阵列光栅共面的闭环控制。④基于2×1阵列光栅实验原理样机对提出的共面在位检测与驱动校正方法进行了性能验证实验。通过对比机电式检测与光学法检测的结果,验证了基于位移传感器阵列的阵列光栅共面位姿在位检测方法的检测性能;以平移位姿dz的校正为性能指标,通过对比有无闭环控制的校正情况,验证了提出的阵列光栅共面驱动校正方法的性能。
[Abstract]:Chirped pulse amplification (Chirped-Pulse amplification) is one of the most effective methods to realize the compression and broadening of laser pulse and obtain high energy and high peak power laser.As the least damage threshold element in CPA system, the aperture and damage threshold of diffraction grating directly limit the output peak power of laser pulse, so the array grating is used instead of large area.High damage threshold diffraction grating is one of the most effective methods.The study of coplanar principle and method of array grating is of great significance for improving the quality of laser pulse output from CPA system.In order to ensure the space-time performance of the array grating coplanar, based on the research at home and abroad, the principle of the array grating space coplanar, the coplanar in-situ detection, the coplanar real-time driving correction and the stability control are discussed and studied in this paper.Finally, based on the experimental prototype of 2 脳 1 array grating, the coplanar in-situ detection and driving correction method is verified experimentally.The specific research contents are as follows: 1. Based on the error pairing compensation theory of array grating and the kinematics theory of rigid body, the coplanar principle of array grating space is studied.On the basis of the principle of array grating coplanar, a method of electromechanical coplanar detection based on displacement sensor array is proposed, and the uncertainty of the detection method is analyzed.The arithmetic average filter is used to improve the SNR and reduce the influence of measurement error. 3. A coplanar correction method of array grating driven in parallel is proposed. The coplanar adjustment of array grating is realized by piezoelectric drive system.In the control aspect, the results of the sensor in situ detection are used as feedback,The incremental PID improved by incomplete differential method and integral separation method is used as the control algorithm to realize the closed loop control of array grating coplanar. 4. Based on the experimental prototype of 2 脳 1 array grating, the coplanar in-situ detection and drive are proposed.The performance verification experiment is carried out by the calibration method.By comparing the results of electromechanical detection and optical detection, the detection performance of array grating coplanar position detection method based on displacement sensor array is verified, and the correction of translation orientation DZ is taken as the performance index.The performance of the proposed coplanar drive correction method is verified by comparing the correction results with or without closed loop control.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN24
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,本文编号:1724767
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