大气湍流位相畸变自适应光学校正的数值分析

实现了自适应光学系统校正激光大气湍流位相畸变的数值模拟,研究了自适应光学系统的校正效率随湍流强度的变化规律以及横向风速对自适应光学校正效果的影响。结果表明,自适应光学系统能够校正湍流造成的激光波前位相畸变,提高靶面激光峰值功率密度,降低靶面激光强度起伏。湍流强度对于自适应光学系统的校正效率有比较大的影响,湍流强度较弱和较强,自适应光学系统的校正效率均不高;只有中等强度的湍流,校正效率最高。此外,横向风速对于自适应光学系统的校正效果也有比较大的影响,随着横向风速的增大,自适应光学系统的校正效果不断变差。

矩形大口径激光光束质量评价光学系统设计

自适应光学校正技术可有效提升固体板条激光器的光束质量,但随着激光器输出功率的提升,输出光束口径逐渐增加,系统体积逐渐增大,自适应光学校正系统的设计难度也增加了。因此,在满足自适应光学校正系统中共轭探测等需求的前提下,统筹优化系统的尺寸参数,同时实现波前相位、光束质量评估等多参数的检测具有一定的研究意义。本文在系统整体尺寸为350 mm×180 mm×220 mm(长×宽×高)的条件下,研究实现了板条激光器输出160 mm×120 mm矩形光束多参数的检测。针对探测口径大、筒长限制、长出瞳距等技术要求,首先,利用双高斯初始结构的消像差特点,结合非球面技术,采用大倍率光束压缩后分光探测的设计方案,实现多参数的同时探测。其次,基于摄远成像和共轭成像等原理,确定系统初始参数。接着,建立仿真模型分析系统的成像质量和公差,为实验的搭建提供依据。最后,搭建实验平台验证设计结果。结果表明:所设计系统可在满足物像共轭、尺寸约束等条件下,实现对大口径矩形光束的共轭波前探测、光强均匀度检测和光束质量评估。实验测得被测光束β因子为1.24倍衍射极限,均匀度为73.8%,满足技术指标要求。

转塔气动光学效应的自适应校正分析

转塔绕流会带来严重的气动光学效应影响,从而限制机载激光武器性能的有效发挥,故转塔气动光学效应的抑制研究具有现实的迫切性。采用高精度数值仿真方法,并结合风洞验证试验,以提供高置信度的时间序列波前数据。据此,建立校正残差在空域中随校正阶数的变化曲线与散点图,用于自适应光学校正的定量评估。研究结果表明:转塔流场中存在脱落涡街等复杂结构,当马赫数较高时还会出现激波;顶视气动光学效应最强,前视稳态像差含量高,顶视和后视动态像差占比大,激波结构会增加波前的动态像差占比;前视可以取得很好的自适应光学校正效果,而顶视校正难度较大,对自适应光学校正的变形镜拟合波面能力要求较高。因此,转塔气动光学效应的抑制建议采用自适应光学校正与流动控制结合等联合抑制方法。

半球-圆柱形转塔气动光学效应研究进展

半球-圆柱形转塔处非稳态流场所产生的气动光学效应会使光瞳处的激光束发生偏折、抖动和散焦,从而导致机载激光通信系统的光学性能退化。这类负面光学效应呈现出多频率、多模态和分区域的物理特征,给相关研究带来了极大的挑战。为了减轻气动光学效应所带来的负面影响,学者们已对转塔处气动光学效应的产生机制以及相应的流动控制和光学校正展开了研究。本文概述转塔处气动光学效应研究的工程背景和方法框架,并且归纳了气动光学效应研究中所使用的流动/光学仿真方法、实验测量系统,以及光束波前畸变数据的后处理算法。同时也讨论了该研究在数值仿真、实验测量、流动控制,以及自适应光学校正等方面所获得的重要进展和物理认知。最后对转塔处气动光学效应的研究进行了总结,并在未来展望中给出了一些研究参考。

Tomographic Principle of Multiconjugate Correction in Adaptive Optics

A wavefront sensing and correction correction is proposed that would allow the field of view (FOV) of an adaptive optics spstem to be increased in size by a factor of several tens. This concept is based on the idea of placing multiple deformable mirrors (DMs) at locations that are conjugate to corresponding. layers of atmospheric turbulence. In order to control properly each DM, a tomographic method for determining the phase distortion contributed by each atmospheric layer has been developed and used in dealing with the circumstance of two layers.

“火神”拍瓦激光装置建造情况简介

经过3年的建设,"火神"超短脉冲光束的输出将增加至500J,脉宽500fs,靶上功率为1.5PW.