光学加工中高频误差对环围能量比的影响

以大型光学系统主镜为研究对象,基于经典标量衍射理论分析了中高频误差对环围能量比(FEE)的影响。根据光学镜面面形误差近似为高斯平稳随机过程以及全频段面形误差对光强分布和FEE的影响,建立了光学镜面中高频误差梯度均方根(GRMS)与FEE之间的数学关系模型,进行了仿真分析并利用实际面形误差数据进行了验证。研究表明,FEE随着中高频误差GRMS的增加近似呈指数规律衰减,同时各频段误差将无误差时对应的光强分布边缘部分能量转移到光强分布的中心以及更宽范围,并且随着中高频误差的增大,能量转移曲线出现反复振荡。结果表明,在特定光学口径下,中高频误差GRMS值分别<12nm/mm以及30nm/mm时,中高频误差对FEE的影响均<5%,可用于控制中高频误差对FEE的影响,为中高频误差的进一步修形提供理论支持。

光学面形误差对环围能量比的影响

以发射光学系统为研究对象,假设面形误差为高斯平稳随机过程,建立了光学面形误差均方根梯度(GRMS)与远场靶面上环围能量比(EE)之间的数学关系模型,进行了仿真分析并对实际面形数据做了验证。研究表明,环围能量比随GRMS的增加呈指数衰减;同时面形误差低频和高频部分分别形成远场光强分布的中心核和边缘。在GRMS≤7nm/mm时,理论计算与仿真结果非常吻合。与实际分析结果的比较表明,该数学关系模型是正确的,能够用来分析GRMS对EE的影响。

评价激光光束质量的各种方法

详细地介绍了各种激光光束质量的评价标准 ,提出了光束质量的评价标准与实际的应用类型有关。通过各种光束质量的定义和表达式的相互比较 ,针对具体的实际应用目的 ,指出了它们各自的适用范围和局限性。重点阐述了M2 因子应用的普适性 ,给出了M2 1的证明 。

激光光束质量的评价参数及其特性分析

首先给出了常用的激光光束质量评价参数的准确定义和一般测量方法,然后对各种评价标准的合理性和适用性进行了详细分析和比较.结果表明,衍射极限倍数β因子可以从本质上表征激光束的光束质量,同时因测量方便,所以是比较理想和实用的光束质量评价指标.环围能量(功率)比BQ值直观反映靶目标上光束的能量集中度,在评价目标处的光束质量时拟采用BQ值指标.本文的工作对于规范和建立统一合理的激光光束质量的评价标准和测量方法具有重要意义.

基于SPGD算法倾斜像差校正数值仿真研究

激光在大气中传输时,大气湍流导致光束漂移,严重影响传输光束的光束质量。建立基于随机并行梯度下降(SPGD)算法控制的倾斜像差校正仿真模型,对比分析SPGD算法性能指标,分别为光斑质心距离和环围能量时倾斜像差校正效果。仿真结果表明,SPGD算法性能指标分别为质心距离和环围能量时,传输光束经SPGD算法控制倾斜镜校正后,光斑质心漂移得到有效校正,远场长曝光光斑能量集中度极大提升,倾斜像差校正效果显著。SPGD算法性能指标为质心距离时,校正后光斑质心漂移方差优于性能指标为环围能量的SPGD算法校正效果,但在校正后,远场长曝光光斑峰值强度和环围能量比两方面的校正效果略差于性能指标为环围能量的校正效果。两种性能指标的SPGD算法倾斜像差校正效果各有优劣。

Fraunhofer衍射图样计算步长的确定

以平面波经圆孔后的Fraunhofer衍射图样计算为例 ,说明了在衍射图的计算中 ,计算步长与计算结果密切相关。实际计算步长的确定由计算精度的需要和被积函数的性质确定。

光束质量评价及其在高功率板条激光器中的应用

针对高功率板条激光器输出激光的高阶空间频率分量较多、光斑形状为长条形等特点，指出衍射极限倍数β值或环围能量比γ值用于评价板条激光器输出激光光束质量时需注意的条件，以及光斑能量百分比和理想光斑形状等因素对光束质量测量结果的影响，并以千瓦板条激光器输出光束为例说明基于桶中功率（PIB）的β因子的计算方法，提出以包含时空特性的口因子是作为衡量高功率板条激光器光束质量的有效方法。

镜面散射对离轴三反系统成像质量的影响

针对天文望远镜光学系统中镜面散射对成像质量的影响,提出了一种基于反射镜表面功率谱密度计算离轴三反成像系统像面环围能量比的方法。基于Harvey-Shack散射模型,提出了像面光强分布与反射镜表面功率谱密度的关系,描述了离轴三反系统中的散射在各个反射面的传播过程,并给出了像面光强分布与反射镜表面有效均方根相对于工作波长的比值的关系。通过多手段测量获取1.5m口径加工样件在不同空间频率频段内的表面功率谱密度,利用k-相关模型拟合其全频段一维功率谱密度和二维功率谱密度,加工样件的面形精度有效均方根(在1/D到1/λ范围内)为13.7nm。对比了离轴三反系统在不同工作波长下像面环围能量比的分布,给出在我国某大型空间天文望远镜在考虑散射情况下的加工要求,镜面的有效均方根为10.3nm,其中低频误差均方根小于8nm。

相位共轭谐振腔改善激光器波前像差特性研究

在高功率激光器中采用相位共轭谐振腔技术可以补偿动态波前像差,在校正畸变的输出光束方面有极其重要的应用。分析了相位共轭腔的模式结构特性及稳定性,在实际高功率激光器中采用相位共轭谐振腔,使得激光系统的光束质量得到了极大改善。通过实验数据分析,提出在激光器系统中描述光束质量只用PV值和RMS值来量度是不足的,并利用结合光束环围能量分布图像和平均离焦系数来评价系统光束质量。实验结果表明,采用相位共轭谐振腔使得焦平面环围能量更为集中,同时平均离焦系数更接近零,结合上述方法评价系统光束质量更具实际意义。