边缘驱动低阶变形镜设计与仿真研究

发布时间：2018-11-11 19:04

【摘要】：边缘驱动变形镜具有结构简单、驱动单元数少、波前校正行程大且无“印透”效应等突出优点,是未来固态大功率激光系统中低阶像差补偿的重要技术发展方向。本文围绕未来固态大功率激光系统中低阶像差补偿的需求,开展了边缘驱动变形反射镜的优化设计和仿真分析,具体工作如下:1.建立了校正离焦、像散和慧差的单驱动器边缘驱动变形镜模型,通过有限元分析法得到了拟合残差面形的RMS值和PV值随校正离焦、像散和慧差的单驱动器边缘驱动变形镜结构参数的变化曲线,根据变化曲线确定了变形镜设计的最佳结构参数,并给出了在最佳参数下校正像差的拟合残差面形RMS值和PV值。仿真结果显示:对于PV值分别为20μm、10μm、10μm的离焦、像散和慧差,拟合残差面形RMS值和PV值分别为0.7308μm和2.0326μm、0.0948μm和0.6871μm、0.1948μm和1.2625μm。2.提出了四臂边缘驱动变形镜设计概念,建立了四臂边缘驱动变形镜结构力学模型。以变形镜拟合残差面形的RMS值和PV值为目标,分析了不同结构参数对变形镜校正离焦、像散和慧差能力的影响,根据对离焦、像散和慧差校正的面形拟合残差的RMS值和PV值随结构参数变化的曲线,确定了四臂边缘驱动变形镜的最佳设计参数并给出了该参数下变形镜拟合离焦、像散和慧差的残差面形RMS和PV值。仿真计算结果显示:对于PV值为20μm、10μm、10μm的离焦、像散和慧差,拟合残差面形RMS值和PV值分别为0.2366μm和1.3762μm、0.0112μm和0.1146μm、0.1606μm和0.9773μm。
[Abstract]:The edge-driven deformable mirror has the advantages of simple structure, small number of driving units, large wavefront correction stroke and no "transparent" effect. It is an important development direction of low-order aberration compensation technology in solid-state high-power laser systems in the future. This paper focuses on the demand of low order aberration compensation in the future solid-state high power laser system. The optimization design and simulation analysis of the edge-driven deformable mirror are carried out. The main work is as follows: 1. An edge-driven deformable mirror model for correcting defocusing, astigmatism and aberration was established. The RMS and PV values of the residual plane were obtained by finite element analysis. The structural parameters of deformable mirror driven by single drive edge of astigmatism and perceptual aberration are curves. The optimum structural parameters of deformable mirror design are determined according to the change curve, and the RMS value and PV value of fitting residual plane shape of aberration correction under the optimum parameters are given. The simulation results show that for the defocusing, astigmatic and perceptual errors with a PV value of 20 渭 m ~ 10 渭 m, the RMS value and PV value of the fitting residual plane shape are 0.7308 渭 m and 2.0326 渭 m ~ 0.0948 渭 m and 0.6871 渭 m ~ 0.1948 渭 m and 1.2625 渭 m 路m ~ 2, respectively. The design concept of four-arm edge-driven deformable mirror is presented, and the structural mechanics model of four-arm edge-driven deformable mirror is established. The effects of different structural parameters on the ability of defocus correction, astigmatism and aberration of deformable mirror are analyzed by using the RMS and PV values of the residual shape of the deformable mirror as the target, according to the defocus, the effect of different structural parameters on the ability of defocusing, astigmatism and aberration is analyzed. The curves of RMS value and PV value of surface fitting residual of astigmatic and perceptual correction with structural parameters are obtained. The optimum design parameters of four-arm edge-driven deformable mirror are determined, and the deformable mirror fitting defocusing under this parameter is given. The residual RMS and PV values of astigmatism and aberration. The simulation results show that for the defocusing, astigmatic and perceptual errors with a PV value of 20 渭 m ~ 10 渭 m, the RMS and PV values of the fitting residual plane shape are 0.2366 渭 m and 1.3762 渭 m respectively, and 0.1146 渭 m ~ 0.1606 渭 m and 0.9773 渭 m, respectively.
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN248

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本文编号：2325828