三镜结构狭缝型空间滤波器的像差分析

发布时间：2017-08-04 02:07

  本文关键词：三镜结构狭缝型空间滤波器的像差分析

  更多相关文章： 狭缝滤波 初级像差 F数 数值计算 像差系数

【摘要】：空间滤波技术是解决高能/高功率激光系统“功率受限”问题的核心技术。新型线聚焦型狭缝空间滤波技术可以大幅度提高聚焦面积、缩短透镜焦距,有可能达到抑制堵孔效应和减小系统体积的目的,因此成为高能/高功率激光系统发展中的热点技术之一。但是,随着透镜F数的降低,像差会引起光束远场分布变化,如分裂、弯曲、倾斜等,从而影响滤波能力,甚至使聚焦主瓣无法通过狭缝。针对上述问题,本文研究了“柱-球-柱”三镜结构狭缝滤波器的像差问题。分析了在像差光束通过理想狭缝滤波器、理想光束通过带有像差的狭缝滤波器以及像差光束通过带有像差的狭缝滤波器三种情况下,使用方形域内正交Zernike多项式对像差函数进行展开,结合角谱理论计算狭缝边缘光辐照强度、输出光束的近场对比度、近场调制度以及总体能量透过率等性能的变化情况。结果表明:像差的影响大小与其离轴项的阶数有关,球差和彗差对“柱-球-柱”结构狭缝滤波器影响最大。滤波器F数为14时,球差系数大于0.15μm、彗差系数大于0.12μm时,输出光束近场调制度和近场对比度增幅超过10%;当滤波器的F数降低至10时,球差和彗差系数大于0.11μm和0.06μm时,输出光束近场调制度和近场对比度增幅就超过了10%;当滤波器的F数增加至20时,球差和彗差系数分别大于0.25μm和0.15μm时,输出光束近场调制度和近场对比度增幅超过10%。本论文的研究结果对于今后狭缝滤波器在高功率激光系统中的应用具有一定的参考价值。
【关键词】：狭缝滤波 初级像差 F数 数值计算 像差系数
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景与意义9-13
• 1.1.1 空间滤波器9-10
• 1.1.2 狭缝滤波器10-12
• 1.1.3 狭缝滤波器中分析像差问题的意义12-13
• 1.2 研究方法与内容13-16
• 1.2.1 像差的展开13-15
• 1.2.2 用来表示像差影响的狭缝滤波器参数15-16
• 1.3 本论文主要工作16-18
• 第二章 光束中的像差对“柱-球-柱”狭缝滤波器的影响18-35
• 2.1“柱-球-柱”狭缝滤波器中光束传输的计算方法18-20
• 2.2 光束中的像差对狭缝滤波器的影响20-29
• 2.2.1 球差对狭缝滤波器的影响20-22
• 2.2.2 彗差对狭缝滤波器的影响22-25
• 2.2.3 像散对狭缝滤波器的影响25-26
• 2.2.4 场曲和倾斜对狭缝滤波器的影响26-29
• 2.3 不同F数下球差和彗差容许值的变化29-31
• 2.4 实际光束入射模拟31-33
• 2.5 本章小结33-35
• 第三章 透镜的加工像差对“柱-球-柱”狭缝滤波器的影响35-47
• 3.1 狭缝滤波器前柱透镜的加工像差对滤波器的影响36-41
• 3.1.1 球差对狭缝滤波器的影响36-37
• 3.1.2 彗差对狭缝滤波器的影响37-38
• 3.1.3 像散对狭缝滤波器的影响38-39
• 3.1.4 场曲和倾斜对狭缝滤波器的影响39-41
• 3.2 狭缝滤波器球透镜的加工像差对滤波器的影响41-45
• 3.2.1 球差对狭缝滤波器的影响41-42
• 3.2.2 彗差对狭缝滤波器的影响42-44
• 3.2.3 像散以及场曲和倾斜对狭缝滤波器的影响44-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章“柱-球-柱”狭缝滤波器的综合像差分析47-54
• 4.1 像差综合分析方法47-49
• 4.1.1 入射光束和滤波器透镜上同时引入球差的情况47-48
• 4.1.2 入射光束和滤波器透镜上同时引入x彗差的情况48-49
• 4.2 透镜上的像差容许值与透镜加工精度的比较49-50
• 4.3 不同F数下球差和彗差容许值的变化50-51
• 4.4 实际光束入射模拟51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 总结与展望54-56
• 5.1 全文内容总结54-55
• 5.2 未来工作展望55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士期间公开发表的论文60-61
• 致谢61-62

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