强激光长程传输受激转动拉曼散射增益系数测量方法研究

摘要

在惯性约束核聚变驱动装置终端光学组件的设计中，脉冲激光经放大、传输至靶室的过程中产生的SRRS效应会损耗光束能量、降低光束质量，带来不利影响。在强激光脉冲长程传输SRRS效应的研究中，获得精确的增益系数是研究SRRS产生和增长规律的关键。目前对于强激光长程传输 SRRS增益系数的实验研究结果不够充分和系统，无法用来指导惯性约束核聚变驱动装置终端光学组件的设计，因此在实验室中进行强激光长程传输SRRS增益系数的测量具有重要意义。大能量激光器受到散热等工作条件的限制，激光脉冲输出时间间隔很长，可以得到的测量结果有限；同时，受测量仪器精度所限，测量结果含有误差，如何通过极其有限的测量结果获得具有较高精度的增益系数值是具有一定难度并亟待解决的问题。
　　本文从误差理论和数据处理方法出发，分析利用最小二乘法获得SRRS增益系数的精度，并研究了数据处理改进方法，包括戴明推广最小二乘法、交换变量最小二乘法和不等精度测量时加权的最小二乘法。利用数值模拟分别研究了以上方法各自应用与结合应用对计算结果的修正效果，并分析了几种方法适用的条件。当泵浦光测量误差大于斯托克斯光测量误差时，采用戴明推广最小二乘法有明显的修正效果，然而该方法计算过程复杂，且修正过程中使用的参数λ难以获得，在实际测量中修正效果无法预测；交换变量的最小二乘法可以获得与戴明推广最小二乘法相似的修正效果，其数据处理过程简单，原理易懂，在斯托克斯光测量误差较小时可以采用。由于斯托克斯光测量之后需取对数进行最小二乘法数据处理，因此可视为不等精度测量，应采用加权的最小二乘法处理。然而由于泵浦光测量误差的存在，加权的最小二乘法仅在泵浦光测量精度较高时才有较好的修正作用。根据以上对数据处理方法的研究，兼顾实验测量的可操作性和计算结果的精度，给出了实验中测量样本数目的参考值，和获得更高精度测量结果的方法；本文还给出了实验平台的优化建议，为后续实验工作的开展提供了依据和参考。

目录

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强激光长程传输受激转动拉曼散射增益系数测量方法研究

REASERCH OF GAIN COEFFICIENT MEASUREMENT OF STIMULATED ROTATIONAL RAMAN SCATTERING FOR INTENSE LASER LONG PATH PROPOGATION

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2国内外研究进展

1.3本论文主要内容与结构安排

第2章强激光长程传输SRRS增益系数测量方法研究理论模型

2.1引言

2.2SRRS小信号增益系数测量方法理论基础

2.3误差与不确定度理论基础

2.4本章小结

第3章SRRS小信号增益系数测量方法研究

3.1引言

3.2SRRS小信号增益系数测量方案及数值模拟

3.3SRRS小信号增益系数测量数据处理方法改进研究

3.4增益系数置信区间研究

3.5SRRS阈值光强距离乘积测量方法研究

3.6本章小结

第4章强激光长程传输SRRS实验方案优化研究

4.1引言

4.2SRRS小信号增益系数测量实验方案优化研究

4.3本章小结

结论

参考文献

附录

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明

致谢