大口径KDP晶体装配附加面形畸变抑制工艺优化

在高功率固体激光装置中,大口径KDP晶体的面形畸变控制是影响终端光学组件倍频转化效率的关键因素之一。为了提高大口径KDP晶体的装配附加面形质量,提出了一种点支撑装配附加面形畸变抑制工艺方法。首先,通过遗传算法对支撑点及其分布进行优化设计。然后,采用有限元分析方法对KDP晶体的装配预紧工艺进行优化设计。最后,开展优化后的装配工艺对KDP晶体装配附加面形畸变的抑制和倍频转换效率的实验验证。实验结果表明:提出的工艺方法对KDP晶体装配附加面形畸变具有良好的抑制效果,实测面形PV值为6.51μm,二倍频转化效率可达72.6%,且重复装配的一致性良好。该方法大幅提升了晶体倍频效率和远场光斑质量,并在工程上得到应用与推广。

基于光学自准直原理的多维转轴角度偏差测量方法

文章提出了基于光学自准直原理的多维电动调节机构旋转轴夹角的测量方法,并将该方法用于终端光学组件中的倍频晶体二维调整机构旋转轴夹角的测量实验。结果表明,提出的方法能够有效实现二维电动调节机构旋转轴夹角的测量,且测量误差可控制在3.06″。该方法可广泛应用于复杂精密光学系统多维调节机构旋转轴角度测量与调试。

面向高功率激光装置精密装校实验室的三维重建技术及应用

针对高功率激光装置对成千上万光机组件的精密装校工艺数字化仿真验证的工程需求及精密装校实验室(OAB)的特殊环境,基于多视角序列图像三维重建技术,提出实现OAB三维重建的总体技术.首先结合实验室重建对象的特点,分析了满足于OAB三维重建的多视角序列图像采集、特征提取、特征匹配、自适应均匀点云采样等相关方法;然后以激光跟踪仪为重建对象,详细介绍了三维重建流程;最后依次完成实验室其他特征模型的三维重建,并将提出的OAB三维重建的总体技术应用于整个OAB重建,实现了精密装校环境的三维重建.OAB重建结果表明,该技术可获得较高逼真度的精密装校实验室数字化模型,满足光机精密装校工艺数字化仿真验证的需求.

硅臂加工误差对微靶装配精度的影响研究

为预测加工误差对微靶装配精度的影响,开展了加工误差对硅臂刚度及应力分布的影响研究.基于PRO/E逆向工程对实际加工的硅臂样品建模,并搭建实验平台,建立微力与微位移关系的数学模型.采用仿真与实验相结合的方法,对硅臂存在加工误差与无加工误差的情况下的刚度进行对比,定量预测微靶的装配精度.研究表明为提高装配精度,必须充分考虑装配力和形位误差形成的非线性误差和非均匀应力场的影响.

实验室大口径反射镜面形检测的质量控制

神光-Ⅲ主机装置中大口径光学元件的面形检测的质量控制对激光打靶精度有直接的影响。基于近红外大口径相移平面干涉仪测量反射镜面形为探讨对象,阐述实验室反射镜面形检测过程中的实验室环境控制、人员控制、面形检测仪器设备的使用、校准及维护、光学元件反射镜后期质量控制等因素,并分析各因素对检测数据的精确性、可靠性的影响,为后续光学元件面形检测提供借鉴与参考。

大口径激光传输反射镜低应力夹持工艺设计

从惯性约束核聚变(ICF)装置中具有重要作用的大口径激光传输反射镜出发,基于中国神光-Ⅲ主机装置的工程实践,分析了大口径激光传输反射镜夹持工艺的技术现状和难点,建立了大口径反射镜受夹持力变形的通用力学模型,提出了基于挠性零件的全新低应力夹持工艺,并利用有限元仿真和现场实验相结合的方法对挠性零件的力学特性进行了工艺效果验证。基于挠性零件的特点设计了新的全口径反射镜组件,对比研究了新旧工艺下夹持力对面形畸变(波前误差)的影响。最后,结合全新反射镜组件和夹持诱导畸变数值解耦方法构建了更加高效的完整装配工艺流程。该研究对解决大口径光学元件夹持诱导变形这一难题具有重要意义,有望为建设下一代ICF装置提供更加高效、可靠的技术方案。

几何结构标定误差对偏折术的影响

偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。从数学模型、理论模拟和实验三个方面分析了几何结构标定误差与低阶面形测量误差之间的关系。给出了表示几何结构标定误差与面形测量误差之间关系的数学模型,并通过模拟和实验对其进行了验证。结果表明,几何结构标定中坐标平移误差会导致倾斜和离焦面形测量误差;被测面分别与相机和显示器之间的距离越大,几何结构标定的误差对低阶面形测量的影响越小。研究结果可以帮助设计合适的偏折术测量系统结构和提高低阶面形测量精度。

参考面误差对平面子孔径拼接的影响

参考面二阶项(离焦和像散)误差是导致拼接累积误差的主要因素,而参考面高阶误差会导致高频面形误差。分析由参考面误差二阶项和高阶项导致的拼接误差的规律。研究参考面误差导致任意两个子孔径拼接误差之间的关系。提出一种可以有效减小参考面高阶项误差对子孔径拼接结果影响的算法。该算法将拼接后的子孔径面形数据对应相减,分离出参考面高阶项误差的拼接误差。数据仿真和实验验证表明了该算法的正确性和有效性。

校直误差对平面镜偏折术面形测量的影响

偏折术中的几何结构标定误差是制约低阶面形测量精度的主要因素。分析几何结构标定中校直误差与平面镜低阶面形测量误差之间的关系,给出描述校直误差与面形测量误差之间关系的灵敏度方程和权重因子,并通过模拟和实验结果对其进行验证。结果表明,校直误差会在面形测量结果中引入倾斜、离焦、像散和彗差等像差项,且面形测量误差与校直误差成正比。本研究有助于选择合适的偏折术系统结构,以提高低阶面形测量精度,同时可为偏折术测量中面形误差的评估和分析提供理论指导。