方形区域上波前的模式描述及其在icf系统中的应用

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1、论文题目方形区域上波前的模式描述及其在ICF系统中的应用工程领域光学工程指导教师朱大勇教授作者姓名杨泽平班学号00C03014分类号密级注1UDC学位论文方形区域上波前的模式描述及其在ICF系统中的应用杨泽平指导教师姓名朱大勇教授电子科技大学成都张雨东研究员中国科学院光电技术研究所成都申请专业学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称光学工程提交论文日期2008年4月论文答辩日期2008年5月学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是

2、本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要在惯性约束聚变（ICF）系统中，作为驱动器的固体激光器的光束质量是激光器的一项重要指标。这些激光驱动器大多数采用了方形口径的光学系统。在我国的神光III原型装置中，同样采用了大口径方光束激光系统。在这些激光系统中通常采用波前相位分布的峰谷差PV（Peak-to-ValleyValue）、波前梯度均方根GRMS（Root-Mean-SquareofGradient）以及波前功率谱密度PSD（

4、PowerSpectralDensity）等来描述波前。然而，PV值和GRMS值没有提供关于波前特性空间特性分布的足够信息，PSD主要用于描述波前中的高频空间特征，因此需要有一种手段或者工具，使得我们能够透过相位空间分布数据看到这些数据的构造，从而为系统的研究提供有价值的信息。用具有特定结构的正交基函数对波前进行展开是了解波前特性的重要途径。对在圆形区域上如何用多项式来展开并描述波前已经有了充分的研究。然而在方形区域上尚没有建立能够用来表述光学像差的正交多项式系列来用于系统的像差分析。本文以正方形口径的光学系统为基础，开展模

5、式波前描述问题的研究。首先研究了圆域Zernike多项式在正方形区域上进行波前重构的性能。研究表明，在具有对系统波前空间分布的足够先验知识的情况下，圆域Zernike多项式直接用于方形区域上的波前展开是可能的，但它并不适合于定量描述像差的构成。基于圆域Zernike多项式，构造了正方形区域上的正交多项式系列，为方形区域上波前的表述提供了一个基础工具。同时对方形域Zernike多项式进行了仿真研究。除了正交化特性之外，方形域Zernike多项式仍然具有可方便地与经典光学像差之间进行转换的特点；模式系数与波前方差之间存在简单的关

6、系。本文还研究了如何采用哈特曼波前传感器实现对这些模式进行有效的探测，针对哈特曼传感器采样阵列数的设计提出了基本方法。针对我国神光III原型装置的需要，研究了方形域Zernike模式在装置设计与运行中的应用，为系统中波前传感器的设计、原型装置的光学系统结构设计和改进提供了直接的指导。同时研究了原型装置动态波前畸变的基本特征和规律，为系统制定发射流程提供了重要参考。关键词：波前重构，惯性约束聚变，像差，波前传感器，自适应光学IABSTRACTABSTRACTLaserwasusedasdriveroftheInitialCon

7、finementFusion(ICF)system.Oneof thekeyparametersisthequalityoflaserwavefront.UsuallythePeak-to-Valleyvalue (PV),Root-Mean-Squareofgradient(GRMS)andPowerSpectralDensity(PSD)were usedtodescribethewavefront.Buttheydidn’tgiveusmuchinformationaboutthe spatialcharacteris

8、ticofthewavefront.It’simportanttoestablishasetoforthonormal aberrationmodesforexpandingthelaserwavefront.Currentlymostofthestudieswereconcentrate