变形镜驱动器排布对低频位相拟合能力的影响

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惯性约束核聚变(ICF)对聚焦光斑的形状和能量分布提出了严格的要求,而焦斑特性主要由最后进入聚焦元件的激光光束的质量决定,且在整个光束传输的过程中引入的位相畸变是影响激光束的主要因素。因此,位相畸变的校正对光束聚焦具有重要的意义,其中位相畸变中的低频位相决定了焦斑的主瓣。自适应光学方法可以有效校正低频位相,为解决惯性约束聚变中焦斑匀滑提供了一种可行方法。本文基于最小二分法,采用MATLAB进行数值模拟,就连续表面分立驱动变形镜对低频位相畸变的拟合能力进行了研究。本论文的主要内容包括:1.基于最小二分法,在考虑变形镜驱动器随机扰动的情况下,研究了变形镜驱动器密度、驱动器排列方式、交连值以及低频位相的空间尺度等对变形镜抗扰动能力的影响。研究结果表明,方形变形镜的抗扰动能力比三角排列变形镜的抗扰动能力强;交连值越大的变形镜,其抗扰动能力越强;变形镜驱动器密度与变形镜的抗扰动能力成正比的关系,这些为变形镜的设计提供了一定的依据。2.基于组合变形镜方法,研究了变形镜的不同组合方式对低频位相的拟合能力的影响。数值模拟结果表明,通过改变两个变形镜的不同组合方式,组合变形镜的拟合能力相对其中任何单变形镜都有所改善;通过优化变形镜的交连值和变形镜影响函数的高斯指数,可以有效提高变形镜的拟合能力。对于两块64个驱动器单元变形镜组成的组合变形镜,当交连值小于0.65时,高斯函数指数等于2时的拟合能力最好;当交连值大于0.65时,高斯函数指数等于4时的拟合能力最好。组合变形镜突破了变形镜现有制造水平的限制,可以实现变形镜的有效校正行程的增加和相同有效口径内驱动器密度的增大。
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