激光放大传输模拟系统中远场聚焦分辨率提升算法研究

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1、－雪．ｗ＾Ｉ硕±学位论文胃ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ１．＾ｆ论文题目：激光放大传输模拟系统中远场聚焦—￣分辨率圓法研究Ｉ．２。＂级：＾年级＿零—…国内图书分类号：ＴＰ７５１密级：公开国际图书分类号：６２１．巧西南交通大学研巧生学位论文／激光放大传输模拟系统中远场聚焦分辨率提升算法研究年级２０１３级姓名率栋串请学位级别硕壬专＃由子与通信工程指导老师巧斌教授二零一六年六月ＣＩＴＰ７５１ｌａｓｓ讯ｅｄｎｄｅｘ：Ｕ．Ｄ．巴６２１．３９

2、ａｏｔｏｎＳｏｕｔｈｗｅ巧ＪｉｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅＴｈｅｓｉｓｇ＝－ＣＵＳＴＨＥＦＡＲＩＩＬＥＤＦＯＩＮＧＳＰＯＴＲＥＳＯＬＵＴＥＮＨＡＮＣＩＮＧＡＬＧＯＲＩＧＨＭＳＯＦＬＡＳＥＲＡＭＦＩＩＦＩＣＡＴＩＯＮＰＲＯＣＥＳＳＧｒａｄｅ：２０１３Ｃａｎｄｉｄａ化：ＵＤｏｎｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒＡ：ＭａｓｔｅｒｇｅｅｐｐｌｉｅｄｆｏｒＳｐｅｃｉａｌ：ＥｌｔｒｉｔｙｅｃｏｎｉｃｓａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｐｅｒ

3、ｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＬＵＯ扣ｎ？ｌｕｎｅ１６２０１６，西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保，允许论文被查阅和借阅留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版。本人授权西南交通大学可Ｗ将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检。索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２，．不保密□使用本授权书。＂＂请在上方框内打Ｖ（）、：学位论文作者签名：老柄

4、指导老师签名－Ｉ时邮方时间：．１＾１７＾＇西南交通大学硕±学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１．应用标量衍射积分理论，比较分析了近场计算范围对激光束通过会聚透镜后的一焦面光斑分辨率计算结果的影响；基于激光束能量超出定范围趋于零的物理事实，计算巧围扩大可Ｗ通过补零实现。在此前提下，通过推导比较补零前后的远场聚焦传输数学表达式，理论上证明了能够利用补零前的传输结果来重建补零后的高分辨数据。２．通过对向量标记算法进行分析，归纳出向量标记算法并行化实现的Ｈ个步骤，

5、利用ＯｐｅｎＭＰ并行标准库实现了向量标记算法的并行运算，并将其应用到聚焦光斑空间分辨率提升算法中，提升了运算效率。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰。除文中己经注明引用的内容外写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。一本人完全了解违反上述声明所引起的切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名；４献时邮３。分，六１３．西南交通大学硕±硏究生学位论文第巧摘要高功率激光装置是惯性约束聚

6、变（１Ｃ巧研究中必不可少的驱动源。由于高功率激光装置实验条件苛刻、运行成本高昂，因此，计算机数值模拟己经成为研究高功率激光一，系统中放大传输过程的重要辅助手段，它不仅能够预测些重要的物理现象而且也是高功率激光装置优化设计的重要工具。在激光放大传输过程的数值模拟软件设计工作中，对激光束二维空间取样时，计算范围和网格数量的选取，需要同时兼顾放大和传输两种物理过程的计算效率，通常＾ｉ十算范围是有限的。文片状放大器为例，计算范围超出钦玻璃二维尺寸即可。这样带来的后果是，当最终放大传输后的高功率激光束通过透镜远场聚焦时，计

7、算结果的空一间分辨率明显不足，只是形成个尖锐的峰值。所Ｗ本文的研究重点就是，在二维计。主算范围受限的情况下，探索提升激光远场聚焦光斑分辨率的计算方法要工作如下：１．，。通过扩大激光束计算范围将可提升激光远场聚焦光斑分辨率不过，分辨率，提升Ｗ计算网格数量扩大为代价，相应地计算消耗时间也増长。基于有效计算范围。Ｗ外、激光束能量趋于零的物理事实，计算范围扩大可通过补零实现在此前提下，通过推导此较补零前后的远场聚焦传输情况，理论上证明了，能够利用补零Ｗ前的传。输结果来重建补零后的高分辨数据，并给出相应数学表达式２二维

8、，．根据理论推导结论，研究了计算范围和网格数量受限情况下提升激光远场聚焦光斑分辨率的计算方法。首先，Ｗ向量标记算法为基础，对传输计算过程中反复调用的傅里叶变换代码进行优化