关于激光器中鬼点问题的自动化分析软件的开发

摘要

高功率多程放大激光器中的非预期性杂散光会形成巨量的“鬼点”（又名“鬼像”），极易损伤激光器中的光学元件，而且会严重影响到系统光束质量以及传输特性。本文以“多程放大系统”激光装置中的杂散光及所形成的其鬼点为研究对象，针对高功率多程放大系统在鬼点分析和抑制方面的特殊的需求，应用近轴光线追迹技术，根据矩阵光学的理论，建立了一种高效、实用的分析方法、定义了相应的数据结构，并建立了一种对杂散光进行深入分析的数学模型和对应的计算方法，以此实现了光路中杂散光的软件自动追迹。在此基础上编制的专用的鬼点分析软件，能够自动快速地计算出激光器中的鬼点，确定每个鬼点的位置和能量，以此自动筛选出激光器中所有对光学元件有害的鬼点。
　　本软件所要完成的主要任务，是根据输入的光路及光束参数，自动地计算出光路中所有鬼点的位置并计算各鬼点的能量，这是本软件相较于现有软件最大的亮点。在计算时，只要一次输入全部光路数据，并设置好要追迹的鬼点的阶数和能量阈值，便能够自动地计算并记录光路系统中所有符合预设条件的鬼点的位置和能量。软件做到了方便高效，人机界面友好，操作简单快捷。根据这个总体目标，在软件编制之前，首先进行了深入的需求分析，做到了目标明确、结构清晰，在编制过程中，认真开展了软件总体架构及各模块的功能分析。
　　本研究所产生的成果能够直接应用于多种激光系统的设计和运维，对于设计周期的压缩、光束质量的提高以及降低成本，都具有非常大的实用价值。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文的研究目标、研究内容和本文的组织结构

第二章 软件总体需求及可行性分析

2.1 ICF激光驱动器多程放大系统简介

2.2 软件总体需求

2.3可行性分析

2.4本章小结

第三章 软件相关技术、数学模型及算法的建立

3.1 鬼点理论简介

3.2 模型分析与建立

3.3 计算机实现方法—矩阵光学法

3.4软件相关技术

3.5本章小结

第四章 软件的详细设计

4.1软件的功能及系统架构

4.2 软件数据结构的定义

4.3 软件的主要模块

4.4 软件的编码

4.5 本章小结

第五章 软件的测试、校核及维护

5.1 软件的测试

5.2 软件的校核

5.3 软件的维护

5.4 本章小结

第六章 软件应用实例

6.1 “多程放大系统”介绍

6.2 “多程放大系统”中鬼点的分析

6.3 为抑制鬼点而采取的措施

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

附录 部分源程序