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《重庆大学》 2018年
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高能短脉冲激光相干合成关键技术研究

张森  
【摘要】:高能短脉冲激光技术的出现,为极端条件下物质特性的研究以及强场物理实验提供了条件,国际上许多国家都在规划数十PW、数百PW甚至EW激光系统的研制。然而由于工作物质的物理特性、非线性效应、泵浦技术等因素的影响,单路高能短脉冲激光的输出功率难以进一步提高,相干合成技术(将多路光束在远场进行相干聚焦)是单路激光输出能力受限条件下,获得更高功率短脉冲激光输出的有效途径之一,国内外许多高能短脉冲激光装置中都规划了多路激光的相干合成。本文针对高能短脉冲激光相干合成中的关键技术展开研究。对多路高能短脉冲激光相干合成的理论和系统进行了分析,实现了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的两路超短脉冲激光的相干合成,提出了一种新的基于小口径反射镜的大口径阵列光栅拼接方法,分析了波前畸变对阵列光栅压缩器输出脉冲激光时空特性的影响。论文的主要研究内容如下:1.对高能短脉冲激光相干合成的理论进行了研究,分析了振幅、同步误差、指向性误差、波前畸变、填充因子、偏振方向、色散对相干合成效果的影响,并基于相干合成的理论,对高能短脉冲激光装置相干合成进行了系统分析。2.针对高能短脉冲激光装置的特点,采用SPGD控制算法实现了多路短脉冲的相干合成。论文采用数值模拟的方法对SPGD算法中的性能评价函数、增益系数以及扰动电压的选择进行了优化;搭建了基于SPGD算法的实验平台,结合时域互相关信号,实现了两路30fs超短脉冲的相干合成;最后,探讨了SPGD算法用于多路高能短脉冲激光相干合成的适用条件。3.针对高能短脉冲激光相干合成中阵列光栅相干拼接难题,提出了一种基于小口径反射镜补偿大口径阵列光栅压缩器拼接误差的方法,实验验证了大口径阵列光栅系统拼接误差高频高精度补偿的可行性。结合相干合成的理论和阵列光栅的特点,对阵列光栅压缩器进行了系统分析;从系统稳定性和与快速运动的理论原理出发,分析了小口径反射镜补偿量与拼接误差的关系,采用光线追迹法和夫琅禾费远场衍射原理定量计算了各拼接误差补偿后对远场分布的影响,从理论上证明了原理的正确性;搭建了阵列光栅压缩器实验平台验证了该方法的正确性。4.结合阵列光栅压缩器的理论模型,分析了输入脉冲的波前畸变、光栅衍射面形变以及光栅波像差对阵列光栅压缩器输出脉冲的远场焦斑的时空特性的影响,并采用基于蒙特卡罗法的数值模拟方法分析了各误差的容许范围;最后探讨了变形镜用于阵列光栅波前畸变控制的可行性,并对变形镜相对于压缩器的位置进行了讨论。目前高能短脉冲激光相干合成技术仍处于探索和设计阶段,本文从理论和实验两个方面对其中的部分关键技术进行了分析、计算和验证,对高能短脉冲激光装置相关合成工程化实现具有重要的参考意义。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN24

【参考文献】
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1 李志林;王逍;母杰;左言磊;周松;朱启华;粟敬钦;周凯南;李天恩;刘红忠;;大型激光装置束间同步抖动的高精度测量[J];强激光与粒子束;2015年11期
2 梁小宝;陈良明;李超;周泰斗;黄志华;赵磊;王建军;景峰;;体布拉格光栅用于高功率光谱组束的研究[J];强激光与粒子束;2015年07期
3 马鹏飞;周朴;马阎星;王小林;刘泽金;;激光相干偏振光束合成技术的研究进展[J];激光与光电子学进展;2012年07期
4 周忆;申超;张军伟;王逍;周海;;高精度2×2阵列拼接光栅结构设计[J];强激光与粒子束;2011年07期
5 陈波;杨慧珍;张金宝;李新阳;姜文汉;;点目标成像自适应光学随机并行梯度下降算法性能指标与收敛速度[J];光学学报;2009年05期
6 邵忠喜;张庆春;白清顺;富宏亚;;高精度大口径光栅拼接装置的控制算法[J];光学精密工程;2009年01期
7 任国光;;高能激光武器的现状与发展趋势[J];激光与光电子学进展;2008年09期
8 左言磊;魏晓峰;朱启华;刘红婕;王逍;黄征;郭仪;应纯同;;基于配对误差补偿方法的拼接光栅压缩池理论研究[J];物理学报;2007年09期
9 杨慧珍;李新阳;姜文汉;;自适应光学系统随机并行梯度下降控制算法仿真与分析[J];光学学报;2007年08期
10 刘红婕;景峰;左言磊;彭志涛;胡东霞;张春玲;周维;李强;张昆;姜蕾;左明;孙志强;;高功率激光束波前空间频率划分研究[J];光子学报;2006年10期
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1 廖云飞;大口径精密光栅拼接系统研究[D];重庆大学;2015年
2 王逍;基于啁啾反转和拼接光栅的激光脉冲高效压缩技术研究[D];中国工程物理研究院;2013年
3 杨雨川;高能短脉冲激光相干合成技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
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1 陈伟;大口径阵列光栅拼接误差控制技术研究[D];重庆大学;2012年
2 王德恩;精密位相主动控制技术研究[D];中国工程物理研究院;2011年
3 马阎星;多抖动法光纤MOPA链的相干合成[D];国防科学技术大学;2008年
4 龙学军;基于像质评价函数最优化的自适应波前控制技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 万华;多层介质膜光栅掩模槽形的控制与检测[D];苏州大学;2005年
【共引文献】
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1 杨慧珍;刘荣;刘强;;基于变形镜本征模的模型式无波前探测自适应光学系统[J];红外与激光工程;2015年12期
2 马紫瑾;;激光笔对常见可燃物的引燃能力研究[J];消防科学与技术;2015年12期
3 荣运久;李璇;;激光武器眼部损伤和防护[J];中国激光医学杂志;2015年06期
4 陈波;杨靖;杨旭;李小阳;;激光主动成像中散斑噪声对波前畸变校正性能的影响[J];中国激光;2015年10期
5 陈波;杨靖;李新阳;杨旭;李小阳;;基于正交模式扰动梯度下降算法的自适应光学控制技术[J];光学学报;2015年08期
6 牛超君;于诗杰;韩香娥;;无波前探测自适应光学对光通信性能影响分析[J];激光与光电子学进展;2015年08期
7 周龙峰;张昂;张俊波;鲜浩;;基于CCD探测器的点目标成像平均半径误差分析及最优阈值选择[J];光学学报;2015年07期
8 母杰;王逍;景峰;黄小霞;李志林;朱启华;粟敬钦;张军伟;周凯南;曾小明;王晓东;;高功率激光装置中波前畸变对相干合成的影响[J];中国激光;2015年06期
9 冯晓星;张鹏飞;乔春红;张京会;范承玉;王英俭;;高能固体脉冲激光热晕效应相位补偿的数值分析[J];红外与激光工程;2015年05期
10 韩立强;游雅晖;;一种新的自适应增益盲优化算法提高自由空间光通信性能[J];光电子·激光;2015年05期
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1 张森;高能短脉冲激光相干合成关键技术研究[D];重庆大学;2018年
2 王玮;扫描干涉场曝光系统光束质量控制方法研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年
3 廖云飞;大口径精密光栅拼接系统研究[D];重庆大学;2015年
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1 冯利文;光学参量转换过程的光束相干合成研究[D];中国工程物理研究院;2017年
2 李晓阳;大口径全息干涉光场稳定性研究[D];苏州大学;2016年
3 甘勋;提高光通信光纤耦合效率的控制方法研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年
4 张春风;智能验卷机机电控制系统设计研究[D];北京服装学院;2016年
5 吴健;基于分段随机扰动幅值的随机并行梯度下降算法研究[D];中国矿业大学;2015年
6 闫威;光参量放大晶体拼接及误差补偿技术研究[D];重庆大学;2014年
7 刘磊;基于随机并行梯度下降算法的激光束整形技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
8 蔡义;基于优化算法的像清晰化技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2013年
9 金秋枫;近红外波段金属线栅偏振器的设计与制作[D];苏州大学;2013年
10 刘桂岐;光纤激光器组束技术研究[D];长春理工大学;2013年
【二级参考文献】
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1 刘兰琴;张颖;王文义;黄晚晴;谢旭东;耿远超;朱启华;;SG-Ⅲ原型装置数十nm宽带数kJ输出能力评估[J];强激光与粒子束;2014年09期
2 孙志红;董军;彭志涛;吕嘉坤;夏彦文;卢宗贵;刘华;;高功率激光装置多路光束时间同步测试技术[J];中国激光;2014年09期
3 李腾龙;孙殷宏;马毅;杨波;;kW级全光纤激光器理论与实验研究[J];强激光与粒子束;2014年08期
4 张翔;高帆;封建胜;邹快盛;熊宝星;袁孝;;Wavelength combining with volume Bragg gratings in photo-thermo-refractive glasses[J];Chinese Optics Letters;2014年03期
5 丁永坤;江少恩;刘慎业;杨家敏;李三伟;黄天晅;缪文勇;张继彦;王哲斌;杨冬;王峰;曹柱荣;李志超;杨正华;陈伯伦;张惠鸽;张保汉;陈晓东;;激光聚变研究中心聚变靶物理实验和诊断技术研究进展[J];强激光与粒子束;2013年12期
6 郑万国;邓颖;周维;赵军普;赵润昌;袁晓东;陈波;黄小军;曾小明;王建军;赵磊;胡东霞;郑奎兴;粟敬钦;朱启华;景峰;魏晓峰;;激光聚变研究中心激光技术研究进展[J];强激光与粒子束;2013年12期
7 张利明;周寿桓;赵鸿;张昆;张大勇;朱辰;梁琳;李尧;王雄飞;张浩彬;;kW级主振荡功率放大光纤激光器输出特性[J];强激光与粒子束;2013年08期
8 LIU ZeJin;ZHOU Pu;XU XiaoJun;WANG XiaoLin;MA YanXing;;Coherent beam combining of high powerfiber lasers: Progress and prospect[J];Science China(Technological Sciences);2013年07期
9 左言磊;蒋东镔;朱启华;董军;曾小明;黄小军;黄征;;A new method for measuring the pulse-front distortion of arbitrary shapes in high-power ultrashort laser systems[J];Chinese Physics B;2012年03期
10 占生宝;赵尚弘;倪受春;王元一;石磊;张迪;;基于反射体布拉格光栅谱组束的设计[J];强激光与粒子束;2011年04期
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1 褚彪;面向光栅制造的宏微超精密进给系统的设计与研究[D];中国科学技术大学;2014年
2 王逍;基于啁啾反转和拼接光栅的激光脉冲高效压缩技术研究[D];中国工程物理研究院;2013年
3 张小民;宽带高功率激光系统总体与关键技术研究[D];复旦大学;2006年
4 刘兰琴;高功率超短脉冲钛宝石激光光束控制研究[D];中国工程物理研究院;2005年
5 傅喜泉;宽带激光的传输和放大研究[D];复旦大学;2005年
6 师智全;大型固体激光装置光学元件结构稳定性分析研究[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
7 赵博;衍射光栅的相位拼接[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
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1 申超;精密拼接光栅结构设计与分析[D];重庆大学;2011年
2 李平;高功率固体激光驱动器靶面光强时空耦合控制技术研究[D];中国工程物理研究院;2008年
3 代万俊;ICF激光驱动器自适应光学技术应用问题研究[D];中国工程物理研究院;2007年
4 邓俊广;基于压电陶瓷驱动器的精密定位平台控制系统研究[D];汕头大学;2006年
5 杨静;基于压电作动器的振动控制执行装置研究[D];西安电子科技大学;2004年
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1 刘志生,张闻迪,赵白,邹建华;266nm短脉冲激光对小麦诱变的效应[J];激光杂志;1988年06期
2 刘多多;;紧凑型光电探测器的设计及其在短脉冲激光探测器中的应用[J];科技创新与应用;2013年32期
3 卢忠;;短脉冲激光在皮肤科的应用[J];继续医学教育;2006年23期
4 周建华,刘登瀛,徐建中,淮秀兰;高功率短脉冲激光照射下生物组织内的热传导研究[J];西安交通大学学报;2002年07期
5 周建华,刘登瀛,徐建中,淮秀兰;高功率短脉冲激光照射下冷冻生物组织内热传导的实验研究[J];应用激光;2002年04期
6 佟艳群;姚红兵;张永康;陈明阳;袁蓓;孟春梅;;强短脉冲激光冲击薄板高速变形的实验研究[J];中国激光;2011年02期
7 宋峰;邹万芳;田彬;刘淑静;牛孔贞;李训谱;田建国;;一维热应力模型在调Q短脉冲激光除漆中的应用[J];中国激光;2007年11期
8 黄创新;田臻;叶海韵;金陈进;;10ms短脉冲激光治疗中心性浆液性脉络膜视网膜病变的短期疗效观察[J];中国激光医学杂志;2014年05期
9 安巍;朱彤;;模拟短脉冲激光在介质中传输的扩散综合有限元法[J];计算物理;2012年01期
10 廖志强;龙芋宏;江威;童友群;冯唐高;;高能量短脉冲激光作用水分子的动力学模拟[J];原子与分子物理学报;2015年02期
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1 孙岚;徐至展;张燕珍;;短脉冲激光等离子体相互作用的离子发射谱研究[A];第五届全国基础光学学术报告会和交叉科学中的光学问题讨论会论文集[C];1991年
2 肖健;王中阳;徐至展;;周期量级极短脉冲激光在原子系统中的非线性传输特性[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST(World Laboratory) Workshop[C];2002年
3 江海河;袁自钧;;高重复频率短脉冲激光技术及激光加工应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
4 徐松林;席道瑛;唐志平;蔡建;张兴华;;短脉冲激光与岩石相互作用机理初探[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年
5 顾静良;袁学文;万敏;冷杰;;中红外微弱短脉冲激光信号的检测[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
6 周霞;骞耕;李利;宋尚雨;;镁合金短脉冲激光剥蚀有限元模拟[A];中国计算力学大会2014暨第三届钱令希计算力学奖颁奖大会论文集[C];2014年
7 李业军;席晓峰;路建新;王雷剑;张海峰;张骥;汤秀章;;紫外超短脉冲激光固体等离子体相互作用研究[A];中国原子能科学研究院年报 2009[C];2010年
8 黄晨光;;强激光与物质相互作用的若干研究进展[A];第十三届全国物理力学学术会议论文摘要集[C];2014年
9 徐永生;汤秀章;张骥;王雷剑;;紫外超短脉冲激光单次TG-FROG自相关信号的获得[A];中国原子能科学研究院年报 2009[C];2010年
10 张亦卓;庞博;王秋实;顾海栋;崔丽;;组合制式激光对低慢小目标毁伤实验研究[A];第八届中国航空学会青年科技论坛论文集[C];2018年
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1 张森;高能短脉冲激光相干合成关键技术研究[D];重庆大学;2018年
2 杨雨川;高能短脉冲激光相干合成技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 韩硕;掺钕钒酸盐及石榴石晶体短脉冲激光特性研究[D];山东大学;2015年
4 邵俊峰;短脉冲激光对硅及硅基光电器件的损伤效应与机理[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
5 金方圆;短脉冲激光烧蚀理论及楔条形阳极加工方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
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1 王耀德;长脉冲与短脉冲激光联合作用铝合金靶材损伤特性研究[D];长春理工大学;2017年
2 张雪梅;两束短脉冲激光驱动O_2分子的取向特性[D];西北师范大学;2008年
3 王呈祥;短脉冲激光对阻尼橡胶材料的损伤特性研究[D];湖北工业大学;2016年
4 张骥;紫外超短脉冲激光能量储存环技术的初步研究[D];中国原子能科学研究院;2003年
5 李东海;短脉冲激光对材料的作用及破坏机理研究[D];中国工程物理研究院;2010年
6 孙国荣;短脉冲激光对半导体Si辐照效应的计算研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 于永丽;短脉冲激光和含时场对原子回归谱的调制研究[D];山东师范大学;2007年
8 汪军;橡胶阻尼材料激光打孔研究[D];湖北工业大学;2016年
9 贺小凤;短脉冲激光对光学玻璃折射率的影响研究[D];西安工业大学;2013年
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