高热流密度负载下连续面形分立驱动变形镜对畸变波前的补偿问题研究

摘要

本文主要研究高能激光辐照下连续面形分立驱动变形镜热变形特点、影响因素以及其对变形镜像差校正能力的影响。文章主要包括以下内容：
　　1.利用有限元方法计算了一个39单元变形镜在受到激光辐照后的温升以及热变形，并利用Zernike多项式对热变形后的面形进行了拟合。结果表明：在热通量为3W/cm2时，镜面P V值将达到0.659pm;热变形引起的像差主要以低阶成分，尤其是离焦为主；在去除掉所有低阶成分后，剩余的高阶残差PV值仍接近整个面形PV值的一半。
　　2.研究了热变形引起的变形镜影响函数的变化。计算了不同热加载条件下变形镜的影响函数，并与静态时的影响函数进行了比较。结果表明，热加载后，影响函数的交连值变小，高斯系数变大，而影响函数幅值的变化规律为中心处驱动器的变小，靠近边缘处驱动器的变大。
　　3.研究了变形镜热变形的影响因素，分析了变形镜镜面材料以及驱动器布局对热变形大小的影响。分析结果表明：采用热传导系数大且热膨胀系数小的材料可以明显减小热变形；相比六边形驱动器布局的变形镜，方形驱动器布局变形镜热变形后面形PV值较小，但热变形后其面形中包含的高阶成分更多。
　　4.研究了热变形对变形镜像差补偿能力的影响。结果表明：为补偿自身热变形，变形镜驱动器冲程将下降10％左右；由于影响函数发生变化，热变形后，变形镜校正低阶像差（Z4-Z15)的能力将会下降；如果在热变形后继续使用静态时的影响函数进行波前拟合和重构，最终的补偿效果将会进一步变差；变形镜热变形面形主要成分为离焦和像散，且热变形后面形高阶成分增多；热变形将导致变形镜像差补偿效果退化，使得原本已经补偿的很好的波前PV值显著增大。
　　5.研究了连续面形分立驱动变形镜波前补偿残差特性：无论是在静态时还是热变形后，变形镜波前补偿残差主要为高阶成分。

目录

声明

第1章前言

1.1研究背景

1 .2基本概念

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

1.5 研宄意义

第2章高能激光辐照下变形镜镜面热变形有限元分析

2.1 热-结构力学模型

2.2 有限元方法

2.3 有限元仿真结果

2.4 变形镜镜面热变形特性分析

2.5 本章小结

第3章热变形对变形镜影响函数的影响

3.1 热变形引起的影响函数的变化

3.2 热变形的影响因素

3.3 本章小结

第4章热变形对变形镜像差校正能力的影响

4.1 热变形镜面面形对系统像差校正能力的影响

4.2 影响函数变化对系统像差校正能力的影响

4.3 本章小结

第 5章 热 变 形 对 变 形 镜 像 差 校 正 能 力 的 实 验 研 究

5.1 实验光路

5.2 静态实验

5.3 热加载实验

5.4 本章小结

第 6章 总 结 与 展 望

6.1 全文总结

6.2 本文创新点

6.3 工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果