基于自適應(yīng)光學(xué)的激光輸出特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、熱畸變效應(yīng)是阻礙高功率固體激光器發(fā)展的重要因素之一。隨著泵浦功率的提高,熱載荷也相應(yīng)增加,晶體材料內(nèi)部產(chǎn)生熱致雙折射和透鏡效應(yīng),導(dǎo)致激光器的光束質(zhì)量大幅下降?？梢允褂孟辔还曹楃R和衍射光學(xué)器件來(lái)減少激光器的熱畸變,然而這僅僅對(duì)于靜態(tài)畸變有效。為了改善激光光束的動(dòng)態(tài)畸變,自適應(yīng)光學(xué)是一種有效的補(bǔ)償技術(shù)。但傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)不僅復(fù)雜而且價(jià)格昂貴,這限制了它的應(yīng)用。隨著基于硅微加工的MEMS技術(shù)的發(fā)展,搭建低成本和低復(fù)雜度的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)成為

2、了可能。本文用基于MEMS技術(shù)的微變形反射鏡搭建了一個(gè)內(nèi)腔自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),來(lái)補(bǔ)償激光諧振腔內(nèi)的熱畸變。
　　本文從諧振腔光學(xué)理論出發(fā),首先討論了熱畸變效應(yīng)產(chǎn)生的物理機(jī)制,介紹了幾種常見(jiàn)的熱透鏡效應(yīng)的測(cè)量方法,比較了不同的熱透鏡效應(yīng)補(bǔ)償方法。借鑒這些測(cè)試方法及補(bǔ)償方案,根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn),提出了利用參考光測(cè)試激光器腔內(nèi)畸變,使用自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)補(bǔ)償該畸變的實(shí)驗(yàn)方案。
　　波前傳感器和波前校正器是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中關(guān)鍵的兩個(gè)器件。本文

3、詳細(xì)探討了哈特曼波前傳感器的工作特性以及基于澤尼克多項(xiàng)式的模式法重構(gòu)波前。研究了微變形反射鏡的控制理論,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,獲取了聯(lián)系電極電壓與鏡面變形的影響函數(shù)矩陣,為實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做好充分準(zhǔn)備。在閉環(huán)控制算法方面,建立了非線性的計(jì)算和控制模型來(lái)控制微變形反射鏡的驅(qū)動(dòng)電壓。由于精確的控制微變形鏡表面變形非常困難,因此采用了一種改進(jìn)后的自適應(yīng)控制算法以產(chǎn)生所需要的波前來(lái)補(bǔ)償激光畸變。
　　最后搭建了內(nèi)腔自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)補(bǔ)