径向剪切干涉法测量激光波前质量技术的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要波前畸变的检测和控制一直是惯性约束聚变(ICF,InertialConfinementFusion)激光驱动器以及其它高功率激光器关心的重要课题，也是激光光束质量检测技术的主要内容。它对激光束的质量和激光器的造价产生深刻的影响，无论是国防还是民用上都有十分重要的意义。波前畸变的检测有很多种方法，各种各样的畸变波前传感器已经应用于激光系统的波前诊断中。径向剪切干涉方法与其它的检测方法相比较，其独特的优点在于:①在其光路中不需要设置专门的参考光路，因此能检测更大口径的波前畸变;②由于物光与参考光来自同一光路，所以这种干涉仪对震动不敏感

2、，测量精度高，适合于现场使用.但是用径向剪切干涉方法来检测激光波前质量目前还存在一些问题，主要是由于参考波前来自于被测原始波前，通常情况下并不是一个很好的平面波，因此从干涉条纹图上不能直接反映出待测波前，使得波前重建的算法非常复杂，条纹图的解释变得非常困难。本论文对基于径向剪切干涉法测量激光束的波前畸变技术进行了探索，主要研究了利用径向剪切千涉条纹图重建畸变波前的方法。本文的主要研究内容和结论归纳如下:1通过对径向剪切干涉原理和径向剪切干涉条纹图的详细分析，基于迭代运算和泽尼克(zernike)多项式提出了一种新的畸变波前的重建算法，并对该算法进行了详细的阐述。2

3、利用MATLAB语言编制了波前重建的实现程序，仿真计算了一个台阶波前。结果表明波前重建算法及其实现程序都是可行的，并由此对径向剪切干涉条纹做了解释。3利用三平板环路径向剪切干涉仪对连续氮氖激光器发出的光束进行了检测，并且通过干涉条纹图得到了复原的原始波前。对径向剪切干涉仪的参数选择做了分析研究，确定了最佳的选择参数。对不同径向剪切比的装置进行了实验，发现径向剪切干涉比对畸变波前质量检测的精度产生影响。实验结果也证明文中提出的重建算法是可行的。关键词激光束;径向剪切干涉;波前畸变;波前重建;算法哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThediagnosisa

4、ndcontrolofdistortedwave-frontisakeyissueinthefieldofhighpowerlasersystemincludingICF(InertialConfinementFusion)laser.Anditisalsoanimportantcontentinthediagnostictechniqueofthelaserbeamquality,whichwilldirectlydecidethequalityandthecostofthelaserandisimportanttobothdefenseandcivilian.

5、Therearemanywaystomeasurewave-frontdistortion.Allkindsofdistortedwave-frontsensorhavebeenusedinwave-frontdiagnosisoflasersystem.Comparedwithotherways,themeasuringwaybasedonradialshearinginterferometer(RSI)hasmanymerits.Firstly,specializedreferencelightisnotnecessaryinthisRSI'slightpat

6、h.Sodistortedwave-frontoflargecaliberlaserscanbemeasured.Secondly,RSIissuitabletobeusedonthespotforitshigh-precisionanddullnesstovibration.BecausethereferencelightinRSIsystemisusuallynotidealplane-wave,thewave-frontundermeasuringcannotbedirectlyreflectedontheinterferencefigure.Thenthe

7、algorithmofreconstructingwave-frontandtheinterpretationofinterferencefigurebecomecomplicateanddifficult.Inthisdissertation,anewresearchmethodondiagnosinglaserwave-frontdistortionbasedonRSIhasbeenimplemented.Theresearchismainlyfocusedonthewayofreconstructingtheoriginalwave-frontbythera

8、dials