基于组合相位板的靶面束匀滑技术研究
发布时间：2021-02-12 05:12
高功率激光装置是惯性约束聚变（ICF）研究中较为理想的驱动源,物理实验对驱动激光在靶面上的光强分布提出了严苛要求,即平顶、陡边及低旁瓣,因此光束匀滑成为激光打靶中的必要环节。束匀滑技术是高功率激光驱动领域的前沿性课题,具有重要的学术价值和实际意义。本论文从不同驱动方式对靶面光强分布的需求出发,研究了分布式相位板、偏振匀滑技术及多个分布式相位板组合对靶面光强有效控制的相关问题。论文主要包含以下内容：1.以标量衍射理论为基础,建立光束通过衍射光学元件传输的计算模型。在此基础上研究了控制焦斑轮廓的分布式相位板的设计方法,同时理论研究了分布式相位板对应的远场焦斑的统计分布特性及空间频谱特性,数值模拟结果与其相一致。2.根据激光驱动器终端光学组件的实际情况,建议采用组合相位板相互补偿技术路线,在有效控制焦斑轮廓的同时降低焦斑小尺度不均匀性,并给出两种设计方案：基于初始相位的组合相位板和基于补偿目标光束的组合相位板,前者以远场分布均方根误差作为评判标准寻找补偿性较好的四块相位板,后者通过修正目标光束为相互补偿目标光束获得组合相位板。数值计算结果表明,和单相位板相比,组合相位板焦斑不均匀度可以降低7...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 惯性约束聚变（ICF）的基本概念
1.2 束匀滑在ICF研究中的必要性
1.3 束匀滑技术的研究现状
1.4 主要内容与章节安排
第2章 基本理论
2.1 衍射光学元件（DOE）的设计原理
2.1.1 标量衍射理论
2.1.2 DOE的理论模型
2.2 相位板设计的一般算法
2.2.1 G-S算法
2.2.2 杨-顾算法
2.2.3 模拟退火算法
2.2.4 遗传算法
2.3 偏振匀滑技术（PS）
2.3.1 双折射楔板
2.3.2 组合式偏振控制板
2.4 本章小结
第3章 分布式相位板的设计
3.1 设计原理
3.1.1 DPP设计原理
3.1.2 光束传输模型
3.2 DPP产生的焦斑形态分析
3.3 仿真结果与分析
3.4 DPP容差能力
3.5 本章小结
第4章 组合分布式相位板的焦斑匀滑特性分析
4.1 基于初始相位的组合DPP
4.1.1 设计原理
4.1.2 仿真结果与分析
4.1.3 组合DPP容差能力
4.2 基于补偿目标光束的组合DPP
4.2.1 设计原理
4.2.2 仿真结果与分析
4.2.3 组合DPP容差能力
4.3 超高斯矩形光束匀滑效果分析
4.4 多斑纹非相干叠加的统计分析
4.5 双折射楔与组合相位板联用对焦斑均匀性的改善
4.5.1 双折射楔
4.5.2 最佳楔角的确定
4.5.3 仿真结果
4.6 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间参与的科研项目和发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续位相板设计质量的评价方法[J]. 张大志,张蓉竹. 光电工程. 2012(02)
[2]连续位相板均方根梯度对焦斑匀滑特性的影响[J]. 冯友君,林中校,张蓉竹. 物理学报. 2011(10)
[3]我国激光惯性约束聚变实验研究进展[J]. 江少恩,丁永坤,缪文勇,刘慎业,郑志坚,张保汉,张继彦,黄天晅,李三伟,陈家斌,蒋小华,易荣清,杨国洪,杨家敏,胡昕,曹柱荣,黄翼翔. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2009(11)
[4]用于光束匀滑的连续相位板设计[J]. 温圣林,杨春林,周礼书,许乔. 激光技术. 2009(01)
[5]利用二维光谱色散和透镜列阵改善靶面辐照均匀性[J]. 江秀娟,周申蕾,林尊琪. 中国激光. 2007(11)
[6]高功率固体激光装置的发展与工程科学问题[J]. 彭翰生,张小民,范滇元,朱健强. 中国工程科学. 2001(03)
[7]功率谱密度的数值计算方法[J]. 张蓉竹,蔡邦维,杨春林,许乔,顾元元. 强激光与粒子束. 2000(06)
[8]用零相关相位板匀滑散斑的理论研究[J]. 肖峻,吕百达. 光学学报. 2000(10)
[9]光学系统中振幅和相位的恢复问题[J]. 杨国桢,顾本源. 物理学报. 1981(03)
[10]用光学方法实现幺正变换及一般线性变换（Ⅱ）——用迭代法求解[J]. 霍裕平,杨国桢,顾本源. 物理学报. 1976(01)
博士论文
[1]ICF中的衍射光学元件及均匀照明系统的设计和实验分析[D]. 舒方杰.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]高功率固体激光驱动器靶面光强时空耦合控制技术研究[D]. 李平.中国工程物理研究院 2008
本文编号：3030312
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 惯性约束聚变（ICF）的基本概念
1.2 束匀滑在ICF研究中的必要性
1.3 束匀滑技术的研究现状
1.4 主要内容与章节安排
第2章 基本理论
2.1 衍射光学元件（DOE）的设计原理
2.1.1 标量衍射理论
2.1.2 DOE的理论模型
2.2 相位板设计的一般算法
2.2.1 G-S算法
2.2.2 杨-顾算法
2.2.3 模拟退火算法
2.2.4 遗传算法
2.3 偏振匀滑技术（PS）
2.3.1 双折射楔板
2.3.2 组合式偏振控制板
2.4 本章小结
第3章 分布式相位板的设计
3.1 设计原理
3.1.1 DPP设计原理
3.1.2 光束传输模型
3.2 DPP产生的焦斑形态分析
3.3 仿真结果与分析
3.4 DPP容差能力
3.5 本章小结
第4章 组合分布式相位板的焦斑匀滑特性分析
4.1 基于初始相位的组合DPP
4.1.1 设计原理
4.1.2 仿真结果与分析
4.1.3 组合DPP容差能力
4.2 基于补偿目标光束的组合DPP
4.2.1 设计原理
4.2.2 仿真结果与分析
4.2.3 组合DPP容差能力
4.3 超高斯矩形光束匀滑效果分析
4.4 多斑纹非相干叠加的统计分析
4.5 双折射楔与组合相位板联用对焦斑均匀性的改善
4.5.1 双折射楔
4.5.2 最佳楔角的确定
4.5.3 仿真结果
4.6 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间参与的科研项目和发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]连续位相板设计质量的评价方法[J]. 张大志,张蓉竹. 光电工程. 2012(02)
[2]连续位相板均方根梯度对焦斑匀滑特性的影响[J]. 冯友君,林中校,张蓉竹. 物理学报. 2011(10)
[3]我国激光惯性约束聚变实验研究进展[J]. 江少恩,丁永坤,缪文勇,刘慎业,郑志坚,张保汉,张继彦,黄天晅,李三伟,陈家斌,蒋小华,易荣清,杨国洪,杨家敏,胡昕,曹柱荣,黄翼翔. 中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2009(11)
[4]用于光束匀滑的连续相位板设计[J]. 温圣林,杨春林,周礼书,许乔. 激光技术. 2009(01)
[5]利用二维光谱色散和透镜列阵改善靶面辐照均匀性[J]. 江秀娟,周申蕾,林尊琪. 中国激光. 2007(11)
[6]高功率固体激光装置的发展与工程科学问题[J]. 彭翰生,张小民,范滇元,朱健强. 中国工程科学. 2001(03)
[7]功率谱密度的数值计算方法[J]. 张蓉竹,蔡邦维,杨春林,许乔,顾元元. 强激光与粒子束. 2000(06)
[8]用零相关相位板匀滑散斑的理论研究[J]. 肖峻,吕百达. 光学学报. 2000(10)
[9]光学系统中振幅和相位的恢复问题[J]. 杨国桢,顾本源. 物理学报. 1981(03)
[10]用光学方法实现幺正变换及一般线性变换（Ⅱ）——用迭代法求解[J]. 霍裕平,杨国桢,顾本源. 物理学报. 1976(01)
博士论文
[1]ICF中的衍射光学元件及均匀照明系统的设计和实验分析[D]. 舒方杰.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]高功率固体激光驱动器靶面光强时空耦合控制技术研究[D]. 李平.中国工程物理研究院 2008
本文编号：3030312
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3030312.html
