大口径光学元件损伤高信噪比检测技术研究

发布时间：2020-11-13 04:10

　　 大口径光学元件损伤高信噪比检测系统是保证惯性约束核聚变(ICF)系统正常工作的重要部分,其主要任务是能够快速准确的对终端光学组件中的各个大口径光学元件的损伤进行高信噪比检测,识别出光学元件的损伤缺陷,从而对光学元件的健康情况进行评估。本文利用内全反射侧照明原理,结合机器视觉相关技术,搭建了一套大口径光学元件损伤检测系统。在该系统中深入分析光学元件在内全反射侧照明条件下的光场特性,以及真实损伤点的成像原理与伪损伤点的成像原因,最后研究了剔除伪损伤图像的关键技术。本文的主要研究工作如下:综合分析光学元件损伤检测原理与照明方式,搭建了一套大口径光学元件损伤高信噪比检测系统,针对终端光学元件组件的特殊结构,设计了点光源与线光源照明方式,通过Trace Pro仿真计算了两种照明方式下的光学元件表面内部光场,得到点光源照明下的光通量均值大、线光源照明下的光通量分布均匀的结果,并通过实验对这一结果进行验证。在理论上,通过电磁波在随机表面的散射理论计算了损伤点表面对内全反射激光的散射,使用角谱法计算镜头对散射激光的成像,得到了真实损伤点的成像特性;然后通过理论与实验结合的方法得到了损伤图像中伪损伤存在的主要原因。最后对在线损伤图像中的伪损伤剔除技术进行了深入的研究,利用局部信噪比算法对在线损伤图像进行损伤提取。结合共聚焦显微镜对光学元件离线测量的数据生成样本数据,通过超限学习机(ELM)与多层感知形式的超限学习机(H-ELM)分别对样本数据进行分类,得到分类模型。通过对比ELM与H-ELM算法的分类精度,最终确定采用隐藏层神经元个数为60、最小二乘法计算参数为1?108的H-ELM算法作为最终伪损伤剔除算法,剔除的准确率达到了95.1%。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TP391.41;TL632
【部分图文】：

部分都是像石油、煤炭这样的非再生能源，对环境的污染比较严重。人们越来越希望使在可控的核能源都是核裂变能量，即使核裂核子所释放的能量仅仅相当于核聚变中每个望对核聚变实现人工可控。经过研究表明，变 (Inertial confinement Fusion, ICF)和磁ent Fusion, MCF)[1]。上世纪 60 年代，激光束核聚变技术从而被提出。为了创造核聚变体的 100μm 薄壳球型的靶丸放置在系统靶实施均匀照射，使其表面的温度迅速增高，产生反冲压力从而产生核聚变所需要的高温力达到一定的程度时，靶丸中的氘、氚气体能激光对靶丸进行均匀照射过程就需要大行传输，终端光学元件对激光光束的引导示

出光、入光表面光学元件损伤随打靶次数增长曲F 系统中，每次打靶都会使用 432 块终端光激光都极可能对光学元件造成损伤，所以必行检测，准确的识别出光学元件表面中的所时地进行修复或者更换。所以大口径光学元的成功率，保证了终端光学元件以及整个靶靶的费用。本论文在前人研究的基础上，改光学元件损伤点的成像特性，并提高了在线大口径光学元件损伤检测技术研究在科学研义。现状现状

图 1-3 NIF 中的 LODI 光路图2007 年，终端光学元件在线检测系统在 LLNL 实验室搭建成功，该控制软件系统、成像定位系统、望远成像系统和损伤检测分析软件，系统示意图如图 1-4 所示[9][10]。望远成像系统是放置在 ICF 系统的光学望远镜，每次打靶完成后望远成像系统通过定位系统的准确集终端光学元件的损伤图像；最终利用光学分析软件对损伤图像进析，并对光学元件的损伤状况进行评估。由于该系统是在线检测系只能检测直径大于 100μm 以上的损伤。
【参考文献】

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本文编号：2881705