精密拼接光栅结构稳定性原理和方法研究
发布时间：2021-08-14 12:47
激光惯性约束核聚变（Inertial Confinement Fusion，简称ICF）是当今国际可控热核聚变的主要研究方向之一。ICF装置是一个大型、复杂的精密光学机械系统，单凭各单元的调整是无法保证其光束指向性（打靶精度）的，必须在结构设计和工程实施上进行全面考虑。精密拼接光栅作为ICF装置获得高能激光脉冲的核心部件，其稳定性严重影响着光束指向性，因此，研究精密拼接光栅结构稳定性对保障光束指向性和提高整个装置性能有着不可估量的作用。论文从结构稳定性基本原理和衍射光栅特性出发，结合ICF装置压缩池的具体结构形式，寻找到了影响精密拼接光栅结构稳定性的主要结构特性参数，给出了提高结构稳定性的具体措施。在此基础之上进行了精密拼接光栅装置的原理样机设计，采用了高稳定性的四面体桁架系统作为整个拼接装置的支撑，通过基于微分法原理的机构精度设计，对装置的装配精度进行了优化设计，排除了由结构形式产生的误差放大因素，提高了装置的精度；应用有限元分析方法对装置进行模态分析，结果表明装置的一阶固有频率不满足稳定性要求，支撑板、竖连杆和斜连杆为稳定性薄弱构件，从装置的前十阶振型云图可知，稳定性薄弱构件表现为...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CPA的结构原理图
图 1.3 日本 FIREX-1 装置稳定性检测结果Fig.1.3 Stability results of Japan FIREX-11.2.2 国内的发展与现状国内对精密拼接光栅的研究始于 2000 年，赵博等[25]于该年发表了《衍射光位相拼接的计算分析》一文，是国内较早的拼接光栅方面的研究成果，他通过论推导得出了不同拼接误差对应的衍射波阵面间的相位差的表达式，建立了一相位误差模型，为通过采用拼接方法来获取大面积光栅提供了理论依据。左言磊魏晓峰[26]等于 2005 年从惠更斯-菲涅尔原理出发，建立了该相干叠加场的远场数学模型，结果表明，光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。马雪梅[2等于 2006 年利用夫琅禾费衍射的方法分析了拼接误差对衍射光束空间特性的响，得出角度偏差对光束远场分布的影响可以忽略，而位移偏差（光栅间拼缝前后位移偏差）是影响光束远场分布的关键因素。2007 年，左言磊、张晓亮[28][2等研究了拼接光栅的误差补偿原理，并且左言磊等进行了基于配对误差补偿方的拼接光栅压缩池理论设计研究。王逍等[30]从理论上提出了一种离线的实时监
在实验平台上验证了该方案的正确性，为精密拼接光栅拼接误方法。2009 年，邵忠喜[31]等研制了一种宏/微结合双驱动的少自的光栅拼接装置，并给出了对应的误差修正方法和控制算法。]]设计了一种大口径高精度 2×2 阵列光栅拼接结构，采用了模块计，保证拼接结构的稳定性，实验表明，该装置可以快速实时大于 1 小时。2011 年，张军伟[33]等提出了采用高阻尼材料对拼连接状态改进，可以减小拼接架的动态响应、提高稳定时间，以保持稳定 20min，在此时间内相位均方根值为 0.03574×2π
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学器件微振动引起的光束指向稳定性分析[J]. 刘芳,徐嘉,张燕,孙明营,朱健强. 光学学报. 2011(11)
[2]高精度2×2阵列拼接光栅结构设计[J]. 周忆,申超,张军伟,王逍,周海. 强激光与粒子束. 2011(07)
[3]大口径光栅拼接架动力响应控制分析[J]. 张军伟,王逍,林东晖,周海,陈良明,张小民,景峰. 光学学报. 2011(01)
[4]大口径光学镜面超精密加工机床的研制[J]. 李勇,张向阳,谢晓丹. 纳米技术与精密工程. 2010(05)
[5]高精度大口径光栅拼接装置的控制算法[J]. 邵忠喜,张庆春,白清顺,富宏亚. 光学精密工程. 2009(01)
[6]神光Ⅱ升级装置中靶场桁架的结构稳定性[J]. 黄宏彪,曾台英,张涛,刘志刚,朱健强. 强激光与粒子束. 2009(01)
[7]Matched wavelength and incident angle for the diagnostic beam to achieve coherent grating tiling[J]. 王逍,朱启华,左言磊,王方,林东辉,黄征,魏晓峰. Chinese Optics Letters. 2008(04)
[8]基于配对误差补偿方法的拼接光栅压缩池理论研究[J]. 左言磊,魏晓峰,朱启华,刘红婕,王逍,黄征,郭仪,应纯同. 物理学报. 2007(09)
[9]原型装置主放光路稳定性实验研究[J]. 周维,胡东霞,李强,彭志涛,景峰,刘红婕,张崑. 激光技术. 2007(04)
[10]拼接光栅对压缩系统中的误差补偿[J]. 张晓亮,李钊,李铭,张彬. 强激光与粒子束. 2007(03)
博士论文
[1]大型固体激光装置光学元件结构稳定性分析研究[D]. 师智全.中国工程物理研究院北京研究生部 2003
硕士论文
[1]精密拼接光栅结构设计与分析[D]. 申超.重庆大学 2011
本文编号：3342495
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CPA的结构原理图
图 1.3 日本 FIREX-1 装置稳定性检测结果Fig.1.3 Stability results of Japan FIREX-11.2.2 国内的发展与现状国内对精密拼接光栅的研究始于 2000 年，赵博等[25]于该年发表了《衍射光位相拼接的计算分析》一文，是国内较早的拼接光栅方面的研究成果，他通过论推导得出了不同拼接误差对应的衍射波阵面间的相位差的表达式，建立了一相位误差模型，为通过采用拼接方法来获取大面积光栅提供了理论依据。左言磊魏晓峰[26]等于 2005 年从惠更斯-菲涅尔原理出发，建立了该相干叠加场的远场数学模型，结果表明，光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。马雪梅[2等于 2006 年利用夫琅禾费衍射的方法分析了拼接误差对衍射光束空间特性的响，得出角度偏差对光束远场分布的影响可以忽略，而位移偏差（光栅间拼缝前后位移偏差）是影响光束远场分布的关键因素。2007 年，左言磊、张晓亮[28][2等研究了拼接光栅的误差补偿原理，并且左言磊等进行了基于配对误差补偿方的拼接光栅压缩池理论设计研究。王逍等[30]从理论上提出了一种离线的实时监
在实验平台上验证了该方案的正确性，为精密拼接光栅拼接误方法。2009 年，邵忠喜[31]等研制了一种宏/微结合双驱动的少自的光栅拼接装置，并给出了对应的误差修正方法和控制算法。]]设计了一种大口径高精度 2×2 阵列光栅拼接结构，采用了模块计，保证拼接结构的稳定性，实验表明，该装置可以快速实时大于 1 小时。2011 年，张军伟[33]等提出了采用高阻尼材料对拼连接状态改进，可以减小拼接架的动态响应、提高稳定时间，以保持稳定 20min，在此时间内相位均方根值为 0.03574×2π
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学器件微振动引起的光束指向稳定性分析[J]. 刘芳,徐嘉,张燕,孙明营,朱健强. 光学学报. 2011(11)
[2]高精度2×2阵列拼接光栅结构设计[J]. 周忆,申超,张军伟,王逍,周海. 强激光与粒子束. 2011(07)
[3]大口径光栅拼接架动力响应控制分析[J]. 张军伟,王逍,林东晖,周海,陈良明,张小民,景峰. 光学学报. 2011(01)
[4]大口径光学镜面超精密加工机床的研制[J]. 李勇,张向阳,谢晓丹. 纳米技术与精密工程. 2010(05)
[5]高精度大口径光栅拼接装置的控制算法[J]. 邵忠喜,张庆春,白清顺,富宏亚. 光学精密工程. 2009(01)
[6]神光Ⅱ升级装置中靶场桁架的结构稳定性[J]. 黄宏彪,曾台英,张涛,刘志刚,朱健强. 强激光与粒子束. 2009(01)
[7]Matched wavelength and incident angle for the diagnostic beam to achieve coherent grating tiling[J]. 王逍,朱启华,左言磊,王方,林东辉,黄征,魏晓峰. Chinese Optics Letters. 2008(04)
[8]基于配对误差补偿方法的拼接光栅压缩池理论研究[J]. 左言磊,魏晓峰,朱启华,刘红婕,王逍,黄征,郭仪,应纯同. 物理学报. 2007(09)
[9]原型装置主放光路稳定性实验研究[J]. 周维,胡东霞,李强,彭志涛,景峰,刘红婕,张崑. 激光技术. 2007(04)
[10]拼接光栅对压缩系统中的误差补偿[J]. 张晓亮,李钊,李铭,张彬. 强激光与粒子束. 2007(03)
博士论文
[1]大型固体激光装置光学元件结构稳定性分析研究[D]. 师智全.中国工程物理研究院北京研究生部 2003
硕士论文
[1]精密拼接光栅结构设计与分析[D]. 申超.重庆大学 2011
本文编号：3342495
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