一、自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法（论文文献综述）
张小民,胡东霞,许党朋,王静,程鑫彬,刘军,韩伟,李敏,李明中[1]（2021）在《浅论强激光系统的物理受限问题》文中研究指明输出能力和光束质量是研制强激光装置时追求的两个核心性能,通常受制于增益能力、光束品质、热负载、功率负载、通量负载受限条件。对于具有不同应用目标、不同运行机制、不同技术途径的强激光装置或系统,5类受限条件对输出能力和光束质量的影响权重是不同的。其中,解决增益能力与光束品质两类受限问题是研发连续强激光和脉冲强激光装置的共性问题;对于连续（或准连续）强激光,破解热负载受限是核心问题;对于脉冲强激光,破解功率负载受限是核心问题。深入研究5类受限机理、基本规律及相互之间的影响关系,融合近期发展的新材料、新方法、新技术,对积极推进以高峰值功率、高能量（高平均功率）和高重复频率激光（简称"三高激光"）为基本特征的先进强激光装置或系统具有积极意义。
索强波[2]（2020）在《涡旋光束在随机介质中的传输特性研究》文中指出随着无线光通信需求的增加,激光通信技术得到了飞速的发展,由于无线光通信技术具有不可比拟的优势,在激光通信、空间探测、雷达成像、航空测量、遥感等方面都得到了巨大的进展,拥有十分广阔的应用前景。携带有螺旋形的相位波前分布结构和轨道角动量的涡旋光束由于其独特的光场分布和相位结构,在减弱湍流介质对光束传输的影响方面以及可以用于粒子的捕获、操纵和光存储等方面的独特优势,使得其在不同随机介质中的传输性质引起了学者的广泛研究。基于以上背景,本论文以涡旋光束与随机介质相互作用为主题,对涡旋光束在大气湍流、海水湍流和等离子体等随机介质中的传输性质进行了分析和研究,具体研究内容如下:1.基于广义惠更斯-菲涅尔原理和维格那分布函数的高阶矩理论,研究了部分相干平顶涡旋光束通过大气湍流的传输性质,具体分析了湍流参数和光束参数对部分相干平顶涡旋光束在湍流中的维格纳分布函数和峭度参数的影响,并且对涡旋和非涡旋光束的传输性质进行了分析和比较。模拟表明:与非涡旋光束相比,涡旋光束的维格纳分布函数要小;非涡旋光束在湍流中传输时,峭度参数是不变的,为一个常数,涡旋光束在湍流大气中的峭度参数由于湍流介质的影响而逐渐变大,但是要小于非涡旋光束,光束剖面相较于前者更加平整。2.以具有特殊关联相关结构的多高斯谢尔涡旋光束为例,基于广义惠更斯-菲涅尔原理和维格那分布函数的二阶矩,推导了多高斯谢尔涡旋光束在湍流大气中传输的角扩展和传输因子的表达式,并对光束在湍流中的传输性质进行了分析。分析表明:特殊关联相干结构的多高斯谢尔涡旋光束在湍流中的传输性质要优于传统的高斯谢尔涡旋光束,更适合应用于自由空间无线光通信。3.基于广义惠更斯-菲涅尔原理,研究了部分相干Lommel-高斯涡旋光束在湍流大气中的传输性质,对光束在湍流中传输的光强和光谱相干度的性质进行了理论模拟和仿真。结果表明:在湍流中传输时,随着传输距离的增加,光束特有的的光强分布结构由于湍流介质的影响,最终退化为高斯分布,对称因子对光强分布的调制作用随着传输距离的增加逐渐消失。4.以海洋湍流为例,研究了部分相干Lommel-高斯涡旋光束在海洋湍流中的传输情况,具体推导了光束在湍流海洋中传输的角扩展和传输因子的表达式,对光束在湍流中传输时随光束参数和湍流参数的变化情况进行了模拟和分析。研究发现:在相同情况下,部分相干贝塞尔-高斯涡旋光束与部分相干Lommel-高斯涡旋光束的传输性质相同,对称因子对光束的传输没有影响,部分相干Lommel-高斯涡旋光束由于其特有的光强调节特性相较于前者的应用更加广泛。5.基于WKB方法和傍轴近似,建立了拉盖尔-高斯光束在非线性等离子体中的传输模型。分析了拉盖尔-高斯光束在等离子体介质中碰撞非线性和有质动力非线性机制中的自聚焦传输规律,研究了不同的参数对光束在传输时自聚焦特性的影响。研究结果表明:在相同的传输距离,随着轨道角动量的增加,光束的宽度参量在两种等离子体机制下的变化周期较大,自聚焦性质下降。
黄龙[3]（2019）在《高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究》文中认为高功率窄线宽光纤激光在引力波探测、激光雷达、太赫兹产生、光参量振荡等领域有重要的应用价值。在实际应用中,由于更高的相干性、更高的探测灵敏度和更高的转换效率等优点,线偏振的高功率窄线宽光纤激光更加受到青睐。然而,与宽谱光纤激光和窄线宽随机偏振光纤激光相比,窄线宽线偏振光纤激光面临更强的非线性效应,其中受激布里渊散射（SBS）效应是限制其功率提升的首要因素。随着众多SBS效应抑制方法的采用,窄线宽线偏振光纤激光的输出功率获得一定突破之后,模式不稳定效应随之成为获得高光束质量的限制因素。因此,要推动高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光的输出功率进一步提升,SBS效应和模式不稳定效应是需要解决的两个首要问题。本文以高功率窄线宽线偏振光纤激光为研究对象,以高功率、高光束质量输出为研究目标,围绕需要解决的关键技术问题,开展了系统的理论和实验研究:1、综合考虑SBS效应和模式不稳定效应的抑制,围绕高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光器的优化设计进行了详细的理论分析。基于SBS动力学模型,系统分析了光纤参数、光纤类型、系统参数对SBS阈值的影响,同时针对脉冲输出的情形,分析了功率放大过程中的时频演化特性,为高功率窄线宽线偏振连续/脉冲光纤激光的优化设计提供了理论指导。基于模式不稳定半解析模型,为高光束质量窄线宽线偏振光纤激光系统的优化设计提供了理论分析工具。2、围绕高功率窄线宽线偏振连续光纤激光开展了系统研究。首先,对比研究了不同类型常规大模场高掺杂保偏光纤在单频线偏振光纤激光功率提升和高亮度输出上的能力。进一步,论证了对常规大模场保偏光纤施加应力梯度以抑制SBS效应的可行性,实现了414 W功率输出,线偏度>99%,是目前国际上全光纤结构近衍射极限单频线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率。进一步地,对基于大模场长锥形高掺杂保偏光纤的高功率单频线偏振光纤激光进行了系统研究,实现了510 W功率输出,是目前国际上全光纤结构单频线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率。同时,首次研究了国产长锥形光纤用于获得高功率窄线宽光纤激光的可行性,指出了国产长锥形光纤以及基于国产长锥形光纤的窄线宽光纤激光系统的优化路径。首次研究了随机光纤激光用于获得高功率窄线宽线偏振光纤激光的可行性,对比研究了种子线宽和光谱形态对光谱展宽效应和模式不稳定阈值的影响,实现了功率442 W、线宽0.28 nm、线偏度为94.2%的窄线宽线偏振光纤激光输出,是目前国际上以随机光纤激光作为种子源的窄线宽线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率,为获得高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光探索了一条新的道路。3、围绕高峰值功率和高平均功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光开展了系统研究。设计并构建了基于常规大模场高掺杂保偏光纤的高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器,分析了种子激光时域特性和频域特性对功率放大过程中的时频演化特性以及SBS阈值的影响。论证并分析了对常规大模场高掺杂保偏光纤施加应力梯度以提高SBS阈值的可行性。论证并分析了大模场长锥形高掺杂保偏光纤在抑制SBS效应和光谱展宽效应方面的优势,分别获得了脉宽4 ns、峰值功率60.54k W、线宽1972.97 MHz,消光比>12 d B的线偏振脉冲激光和脉宽3.8 ns、峰值功率29.97 k W、线宽283.75 MHz、消光比>14 d B的线偏振脉冲激光,是目前国际上全光纤结构2 GHz级和300 MHz级窄线宽线偏振脉冲光纤激光公开报道的最高峰值输出功率。此外,基于常规大模场高掺杂保偏光纤,获得了重频10 MHz、脉宽4 ns、线宽203.6 MHz、平均功率466 W、线偏度约为90%的窄线宽线偏振脉冲激光,是目前国际上全光纤结构窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光公开报道的最高平均功率。4、围绕搭载射频信号的高功率线偏振双频准连续光纤激光和多频脉冲光纤激光开展了理论和实验研究。理论分析了搭载射频信号的双频准连续光纤激光的产生原理和时频特性,设计并构建了线偏振双频准连续光纤激光的产生装置和功率放大系统,实现了434 W功率输出。同时,理论分析了搭载射频信号的多频脉冲光纤激光的产生原理和时频特性,设计并构建了线偏振多频脉冲光纤激光的产生装置和功率放大系统,实现了328 W功率输出。两项研究成果均代表目前国际上同类型光纤激光器的最高输出功率,为线偏振双频/多频光纤激光的拓展应用开辟了新的空间。
况良杰[4]（2019）在《Nd:YLF晶体表面微观形貌提取及其光学性能影响的研究》文中提出Nd:YLF是一种新型的光学晶体材料,作为增益介质应用于固体激光器中。机加工Nd:YLF晶体时会在其表面上留下走刀痕迹,得不到理想的光学功能表面。目前,光学晶体材料广泛使用单点金刚石车削方法,该方法有着加工周期短、表面质量高的特点。但是加工后晶体表面留下的小尺度波纹及其特征,会有扰乱激光传输特性,对晶体光学性能如温度、应力有着重要影响。因此,本文针对Nd:YLF超精加工表面存在的频率特征进行研究,研究内容包括:一是提取及重构表面微观形貌上的实际频率特征并建立与加工参数的联系;二是分析实际频率特征对晶体内部光学性能如温度、热应力的影响。本文首先进行超精切削实验获得了原始表面微观形貌,白光干涉仪测量表明形貌特征。其次,通过功率谱密度方法和连续小波变换方法实现了晶体三维表面和二维轮廓的提取及重构,同时分析了切削参数如切削深度、进给量和主轴转速与表面微观形貌上存在的实际频率间关系。具体表现为:中频特征波长及幅值反映了切削深度及转速变化,随切深及转速增加幅值变大;低频特征反映了进给量变化,随进给量变小,频率及幅值变小;高频特征反应了加工过程中振动及材料自身性质。再次,分析了理想尺度轮廓对晶体的光学性能影响,得到表面轮廓对晶体内部温度、热应力的一般规律:表面频率特征波长远小于入射基频波长时,光束在晶体内部无明显的波动现象,对内部温度和应力影响不大;表面频率特征波长与基频波长相差不大时,光束扰动最为明显,温度、应力变化最大;表面频率特征波长远大于基频波长时,轮廓参数振幅相比于波长对晶体内部温度、应力影响程度较大,随幅值增加,温度、热应力变大。通过本文的研究,获得了加工参数对Nd:YLF晶体已加工表面频率特征,以及表面频率特征对晶体光学性能的影响规律,对优化光学晶体的加工工艺参数,提高晶体元件的表面质量和使用寿命奠定理论基础。
虞天成[5]（2019）在《用于高功率激光的双脉冲双向环形激光放大技术研究》文中认为高功率激光装置在等离子体物理、实验室天体物理以及惯性约束核聚变等领域中具有重要的应用。以多程放大技术为代表的第二代高功率激光装置体积庞大,造价昂贵,通常具有如下特征:方光束、单口径、单脉冲、单向传输。多程激光放大器有限的放大程数限制了其增益与储能提取效率,因此会使用复杂而昂贵的预放大系统以弥补多程激光放大器有限的增益;同时,多程激光放大器中的激光脉冲也需要在较高通量的情况下运行,以获得较高的储能提取效率,这又容易导致激光装置中光学器件的损伤。本论文提出了双脉冲双向环形激光放大器,相比多程激光放大器,双脉冲双向环形激光放大器利用两束脉冲在放大器内同时以不同方向传输,提高光路中的等效通量,以较低的通量获得较高的储能提取效率,这有利于提高高功率激光装置的稳定性与安全性,降低装置的运维成本和建造成本。同时本论文利用双脉冲双向环形激光放大器结合狭缝空间滤波器进行了光场特性分析。最后本文搭建了双脉冲双向环形激光放大器的演示实验平台,通过实验验证了双脉冲双向环形激光放大器可以以较低的通量获得较高的储能提取效率。本论文主要取得了以下研究进展和结果:1.提出了近场注入型与远场注入型双脉冲双向环形激光放大构型。对几种放大构型的工作原理与像传递关系进行了详细的描述和对比分析,并对其等离子体电极普克尔盒的工作时序进行了简要的阐述。2.结合速率方程与多程放大理论,建立了双脉冲放大的理论模型,并提出了一种相比传统逆算方法更加简单的脉冲时间波形畸变预补偿方法。通过上述理论模型对近场注入型与远场注入型的双脉冲双向环形激光放大器进行了模拟仿真,详细地分析了其能流变化情况、脉冲时间波形畸变的预补偿以及片数配置的最优方案。3.利用光传输和透镜变换理论,构建了大口径光场分析模型。利用该模型对双脉冲双向环形激光放大器的传输过程与光场特性变化进行了分析。并结合狭缝空间滤波器,进行了模拟分析。结果表明狭缝空间滤波器可以实现与小孔滤波器一致的滤波效果,为未来高功率激光装置的设计提供了一定的理论依据和指导。4.搭建了双脉冲双向环形激光放大器的演示实验平台。利用该实验平台进行了双脉冲双向环形放大实验,实验结果表明双脉冲双向环形激光放大器可以将储能提取效率最大提高87%。同时利用所建立的双脉冲放大理论模型进行对比分析,理论和实验结果较为吻合,验证了理论模型的准确性。本论文的研究结果为设计更加实用可靠、成本低廉的新一代高功率激光装置提供了一个新的思路。
任寰[6]（2019）在《强激光系统光学元件的中高频参数对装置性能影响及其检测技术研究》文中研究表明为了实现受控热核聚变,很多国家相继开始了高功率固体激光驱动器的研制,且随着驱动装置功率的不断提高,光学元件的中高频参数对装置性能的影响日渐凸显,传统低频参数的评价及检测方法都已经不能满足需求。这里中高频参数是指光学元件表面微米到毫米量级的疵病（例如划痕、麻点）和空间周期为0.12mm～33mm的波面误差。论文从表面疵病对光学元件及光束典型传输位置处的影响、浅划痕检测、波面数据预处理及提高中高频功率谱密度（PSD）计算精度的关键技术开展研究工作,主要内容和成果如下:1)针对表面疵病会破坏光束质量,且热像效应会导致后续元件损伤的问题,提出采用非线性近轴波动方程作为研究激光放大器中的光束衍射、自聚焦及热像等问题的基本方程,引入小尺度自聚焦的B-T理论,采用分步傅里叶算法求解光束在非线性介质中的传输行为。2)采用分步傅里叶算法对非线性近轴波动方程进行求解,建立了划痕及麻点的传输光场模型。分别计算了在划痕参数（长度、宽度、深度）和麻点参数（直径、深度）改变的条件下,元件内部、光束近场、元件后不同传输距离处以及光束远场的光强分布情况。结果表明,应根据系统的设计指标,对疵病参数,尤其是宽度和深度加以严格限制,以保证系统的高通量安全运行和光束的近场、远场质量。3)对人工目视法和显微暗场成像定量检测法对划痕型表面疵病检测结果存在较大差异的原因进行了分析,结合光学轮廓仪测量结果,明确了深度小于25nm的浅划痕漏检是造成结果差异的主要原因,而点状划痕长度计算方法不同是造成结果差异的次要原因。在此基础上,研究了疵病图像背景强度对弱划痕特征提取的影响,提出了基于图像背景抑制技术的浅划痕定量检测方法,并进行了实验验证,对现有疵病定量检测仪的数据分析软件进行了功能升级,实现了深度约2nm～3nm划痕的定量检测,解决了弱划痕的检测难题。4)对光学元件中高频波面PSD算法及检测技术进行了研究,建立了波面数据预处理规范。确定了矩形计算区域内无效数据及倒角区域采用双线性插值方法进行填充;透射波面数据背景修正需要根据元件和检测设备空腔波面PSD的相对值以及光束的偏折距离来决定;反射波面误差则需根据使用角度进行空间周期变换修正。另外,对波面数据空域加汉宁窗导致PSD值明显变化的原因进行了分析,推导得出加窗前后PSD均方根存在8:3的比例关系,对加窗后的数据进行了合理的修正。5)针对影响波面PSD检测精度的两个关键因素:矩形口径光学元件像差处理及波面杂散条纹,提出了一种基于最小二乘拟合方法处理矩形口径波面像差的算法,避免了Zernike正交拟合需要基于圆形口径的局限性,保证了长宽比较大的矩形元件波面数据测量的准确性;从波面杂散干涉条纹的产生机理出发,提出了利用基于波长移相的多表面干涉技术,从干涉条纹中成功提取出元件前后表面面形、厚度以及折射率非均匀性信息,与传统检测或理论分析结果对比,面形PV值偏差不超过2nm,折射率非均匀性偏差在10-7量级;建立了基于角度匹配的寄生条纹抑制技术,实现了元件透射波面中寄生条纹的抑制,使高平行度大口径平行平板元件的测量变得更为简单便捷。研究成果已用于神光系列激光装置大口径光学元件的检测,填补了国内平面光学元件波面误差PSD高精度检测领域的空白。
田野[7]（2018）在《单晶硅反射镜高精度低缺陷制造关键技术研究》文中指出在红外高能激光系统中,单晶硅反射镜被广泛使用,反射镜需要在高功率密度激光的长时间辐照下实现高精度、高稳定性的光束传输,对元件精度与激光负载能力都有着极高的要求。随着高能激光技术不断进步,现有单晶硅元件性能已无法支撑系统输出功率与整体性能的进一步提升,成为技术短板。高能激光系统对元件性能提出了精度与激光负载能力两个指标体系,追求全频段空间误差的抑制与激光能量吸收率的降低,二者均取决于加工质量。但目前元件制造沿袭自传统光学加工,难以实现精度与激光负载能力的同时提升,需要开展制造方法与工艺研究,结合应用特点创新制造技术。本文以高能激光系统为需求背景,面向单晶硅反射镜高水平制造,深入研究各类能量吸收前驱体吸收特性,揭示吸收前驱体、加工质量与激光负载能力的关联关系。进而研究前驱体的抑制策略,引入先进光学制造技术,提升加工精度、抑制吸收前驱体,形成适用于抛物面、柱面的联合制造工艺,最终实现典型元件的高精度、低缺陷、低吸收水平制造。具体的研究内容包括以下几个方面:（1）高能激光元件制造要求解析研究。针对高能激光应用对元件精度与激光负载能力的双重指标要求,研究元件性能提升机理,解耦系统性能-元件性能-物理机理的关联关系,将驱动元件能量吸收的因素划分为表面非本征化学结构、表面/亚表面加工缺陷与中高频误差三类吸收前驱体。控制关键工艺指标以抑制各类吸收前驱体。研究了微观、纳观的元件表面特征、工艺指标和宏观的元件性能三者之间的关联关系。指明元件性能提升的机理与关键加工指标,提出基于前驱体特征测量的元件吸收性能评价方法,为低吸收制造奠定理论基础。（2）吸收前驱体的抑制方法研究。单晶硅为典型硬脆材料,极易在表面产生加工缺陷,本文采用浸没式抛光方法,创新利用界面能级最低原则,用纳米磨料将粗大颗粒隔离在抛光区域以外,从而抑制表面加工缺陷的产生。对单晶硅亚表面抛光后的纳米微结构缺陷进行研究,研究其红外吸收特性并揭示本质组成。研究单晶硅典型表面化学结构对应的表面能与红外吸收特性,从抑制亚表面前驱体、提升后续镀膜质量与降低吸收三个角度出发,采用离子刻蚀为后处理工艺。（3）中高频误差与激光负载能力的耦合研究。基于现有工艺路线,研究不同工艺中高频误差的生成机理与频段特征;对现有中高频误差的能量吸收理论进行优化研究,确定影响吸收的相关空间频段,创新利用中高频误差对能量吸收水平进行半定量预测。传统光顺工艺无法抑制柱面中高频误差,本文创新采用同形抛光盘平动光顺工艺,在非回转对称面上实现了中频误差抑制,基于抛光环境下的纳米刻划实验,分析单颗磨料材料去除行为,优化抛光参数与压力控制,从加工精度与能量吸收的两个维度上提升元件加工质量。（4）高质量元件加工组合工艺加工研究。运用浸没式光顺和离子束修形、后处理的联合工艺,优化缺陷抑制策略,开展单晶硅基底制造。与传统工艺相比较,验证了联合工艺在提升精度与降低吸收两方面的优势,和在抛物面、柱面元件上良好的适应性。在小口径平面元件上实现了全频段亚纳米精度制造,在大口径平面、抛物面和柱面元件上实现全频段误差收敛与吸收前驱体抑制,加工出高精度、低吸收的高能激光单晶硅元件基底。
陈鸣[8]（2017）在《非Kolmogorov湍流对激光大气传输影响的模拟分析》文中指出激光在大气传输过程中,大气湍流扰动可引起波阵面的畸变,进而破坏光束质量,限制其在光电工程中的应用,因此定量评估大气湍流对激光传输的影响已成为重要的研究内容。受到湍流观测技术及理论的制约,前人在研究激光大气湍流效应时,将湍流假定为各向同性,忽视了实际大气湍流的非均匀性与各向异性,与实际并不相符。基于此本文采用等效结构常数模型,构造了非Kolmogorov湍流相位屏,并基于多重相位屏技术,给出了路径非均匀湍流中激光传输的计算方法。自主设计了光束质量评估软件,并基于该软件模拟了高斯光束、拉盖尔-高斯光束和艾里光束在非Kolmogorov湍流与Kolmogorov湍流中的传输特性;分析了湍流功率谱幂值的路径非均匀性、传输距离对光束的光强闪烁、光束扩展以及光束漂移等的影响。结果表明,非Kolmogorov湍流与Kolmogorov湍流对激光传输模拟结果的差异随传输距离增大而减小,当传输距离较近时,有必要考虑湍流各向异性的影响。本文工作可为激光应用系统设计前的光束质量评估提供一定的参考。
王丹[9]（2017）在《泵浦光相位畸变对SRRS效应产生的影响研究》文中指出在开展惯性约束核聚变（ICF）项目中,驱动激光装置的研究是ICF实现的重要部分。但由于驱动激光装置的输出激光束功率高,到达靶丸距离过长,所以在强激光的长距离空气传输部分会极易发生受激旋转拉曼散射效应（SRRS）进而破坏输出光束质量。近场光束质量与SRRS效应的产生相关性很大,而影响近场光束质量的因素很多,其中,激光束发生波前相位畸变是不可忽略的因素之一。在激光装置内部造成输出激光束产生波前相位畸变的因素,包括光学元件加工精度、洁净程度等静态因素和泵浦过程中的热压力等动态因素。本文分析波前相位畸变对近场光束质量以及SRRS效应的影响,为SRRS效应的抑制工作提供理论参考。首先,基于SRRS耦合波传输方程,建立强激光长程传输的计算模型。确定波前相位畸变的评价方法,并分别以正弦相位调制和高斯随机相位屏物理模型作为波前相位畸变模型进行计算。计算发现:在正弦相位调制下的调制频率对于RMS Gradient的影响规律是成正弦波动增长的;在高斯相位畸变下,RMS Gradient和PV值随畸变尺度的增加而降低,在一定范围内近场通量调制度和对比度随RMS Gradient和PV值的增加而增大。然后,基于哈工大百焦耳激光装置的基本参数,对波前相位畸变对SRRS效应的影响进行模拟。根据SRRS阈值距离随相位畸变尺度的变化曲线确定高、低频相位畸变尺度的分界点。同时,分析基频和三倍频泵浦光的相位畸变程度对SRRS效应阈值距离的影响,给出PV值和RMS Gradient的范围以控制SRRS效应的产生和增长。并且,基于相位畸变尺度的分界点,利用Fourier变换对相位畸变频率进行计算,得到高、低频相位畸变频率的分界点。最后,基于一维相位畸变对SRRS效应的影响计算,分析二维相位畸变对近场光束质量以及SRRS效应的影响。计算发现:二维相位畸变与一维相位畸变对光束近场及SRRS效应的产生阈值的影响规律基本相同。只是二维相位畸变尺度的高、低频分界点略大。
吴尚[10]（2016）在《基于体布拉格光栅的宽带角选择空间滤波研究》文中指出激光光束控制是高功率激光研究的关键技术之一。在高功率激光装置中,灰尘、镜面上的加工瑕疵以及光学材料自身的不均匀都会在光束中引入振幅或相位调制,降低光束质量。空间滤波器是提高光束质量、实现光束控制的主要方法之一。传统针孔空间滤波器由于其聚焦原理会衍生出其他一些问题,包括等离子体堵孔效应、空气击穿等,因此要求针孔滤波器具有庞大的体积和较高的环境真空度等。记录在光热敏折射率玻璃中的体布拉格光栅由于其具有较高的衍射效率和优秀的布拉格选择特性而被广泛应用在近场角选择空间滤波领域。角选择空间滤波能够在非聚焦的光束近场实现高质量的空间滤波,提高光束强度分布的均匀性。角选择空间滤波器在实际激光装置中应用存在两个问题：一是角选择空间滤波器会使光束发生偏转,难以实现即插即用；二是受体布拉格光栅光谱选择性的制约,角选择空间滤波器难以实现对大带宽（数十纳米）光束的滤波。针对上述问题,本论文提出一种可实现即插即用的宽带角选择滤波方案,能够对带宽高至数十纳米的光束实现高质量的空间滤波,为宽带激光的光束近场质量控制提供了一个新的思路。本论文取得的主要研究结果如下：（1）分析了体布拉格光栅的衍射特性。研究了体布拉格光栅的角响应带宽与光谱响应带宽的关系,二者共同影响体布拉格光栅的衍射效率；提出同时增大体布拉格光栅的厚度和周期,可以在保证角响应带宽不变时获得更大的光谱响应带宽；分析了基于体布拉格光栅的角选择滤波适用范围,并指出对于一定范围内的任意波长都存在一个入射角度使得体布拉格栅的衍射效率最大。（2）首次提出了一种基于体布拉格光栅的宽带角选择空间滤波技术。利用面光栅的色散能力与体布拉格光栅的角度选择能力,在保证角响应带宽的同时将光谱响应带宽提高至数十纳米；基于矢量分析给出了光栅组合的匹配条件。研究结果表明,在可见光至近红外波段,各个波长成分均可被光栅组合高效衍射,实现良好的宽带角选择空间滤波。（3）研究了宽带光束经宽带角选择空间滤波器的衍射特性。采用傅里叶方法与耦合波理论,分析了宽带角选择空间滤波器对有限口径宽带光束的空间滤波效果。模拟结果表明,宽带角选择空间滤波器能够将光束中的中高频调制滤除,且理论设计时只需要考虑体布拉格光栅的角响应带宽。分析了面-体光栅失配对宽带角选择空间滤波器的输出特性的影响。研究结果对于宽带角选择空间滤波器的实际应用具有重要参考价值。（4）开展了宽带角选择空间滤波器的原理验证实验研究。结果表明：光栅组合的输出光束光谱带宽可达到65 nm,当面-体光栅周期失配量较小时可以通过旋转体布拉格光栅补偿输出光束带宽；在空域和频域分析了宽带角选择空间滤波器的滤波能力,目标光束中1mm-1以上的特征空间频率被完全滤除,提高了目标光束近场分布特性。本论文所取得的成果为宽带角选择空间滤波技术奠定了基础,为拓展体布拉格光栅在高功率激光领域的应用提供了一定的参考。
二、自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法（论文提纲范文）
（1）浅论强激光系统的物理受限问题（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 增益能力受限问题 |
| 2.1 基本问题 |
| 2.2 脉冲固体激光的储能效率受限 |
| 2.3 脉冲固体激光的储能抽取效率受限 |
| 3 光束品质受限问题 |
| 3.1 基本问题 |
| 3.2 高功率激光装置空域质量的受限问题 |
| 3.3 超强超短激光装置时域质量的受限问题 |
| 4 热负载受限问题 |
| 4.1 基本问题 |
| 4.2 破解热负载受限的基本思路 |
| 5 功率负载受限问题 |
| 5.1 基本问题 |
| 5.2 高功率激光的功率受限问题 |
| 5.3 高能光纤激光的功率受限问题 |
| 6 通量负载受限问题 |
| 6.1 基本问题 |
| 6.2 亚阈值运行条件下的通量受限问题 |
| 6.3 跨阈值运行条件下的通量受限问题 |
| 7 结 论 |
（2）涡旋光束在随机介质中的传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 涡旋光束研究现状 |
| 1.2.1 几种典型的涡旋光束 |
| 1.2.2 涡旋光束的应用 |
| 1.3 涡旋光束与介质作用的研究现状 |
| 1.3.1 湍流大气中的传输 |
| 1.3.2 湍流海洋中的传输 |
| 1.3.3 等离子体中的传输 |
| 1.4 论文的主要结构安排 |
| 第二章 激光传输的基本理论 |
| 2.1 湍流介质的相关理论 |
| 2.1.1 大气湍流的基本知识 |
| 2.1.2 海洋湍流的基本知识 |
| 2.2 激光束传输的基本方法 |
| 2.2.1 相干函数和交叉谱密度 |
| 2.2.2 特殊关联结构函数 |
| 2.2.3 维格纳分布函数的理论 |
| 2.2.4 广义惠更斯-菲涅尔原理 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 部分相干平顶涡旋光束在大气湍流中的传输性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 部分相干平顶涡旋光束的维格那分布函数 |
| 3.3 部分相干平顶涡旋光束的峭度参数 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 多高斯谢尔模型涡旋光束的传输性质 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多高斯谢尔模型涡旋光束的角扩展和传输因子 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 部分相干Lommel-高斯涡旋光束在湍流介质中的传输性质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 部分相干Lommel-高斯涡旋光束的光强和光谱相干度 |
| 5.3 部分相干Lommel-高斯涡旋光束的角扩展和传输因子的传输性质 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 拉盖尔-高斯光束在等离子体中的传输性质 |
| 6.1.引言 |
| 6.2 拉盖尔-高斯光束的光束宽度 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 窄线宽光纤激光的分类和应用前景 |
| 1.1.1 窄线宽光纤激光的分类 |
| 1.1.2 窄线宽光纤激光的应用前景 |
| 1.2 窄线宽光纤激光的研究现状 |
| 1.2.1 单频连续光纤激光的研究现状 |
| 1.2.2 窄线宽连续光纤激光的研究现状 |
| 1.2.3 窄线宽脉冲光纤激光的研究现状 |
| 1.3 高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光的主要受限因素 |
| 1.3.1 光纤中的SBS效应及抑制方法 |
| 1.3.2 光纤中的模式不稳定效应及抑制方法 |
| 1.4 课题研究需要解决的关键问题 |
| 1.5 课题研究内容和结构安排 |
| 第二章 窄线宽线偏振光纤激光亮度提升的理论分析 |
| 2.1 SBS效应对功率提升的影响 |
| 2.1.1 单频单模近似条件下的SBS效应动力模型 |
| 2.1.2 光纤参数对SBS阈值的影响 |
| 2.1.3 系统参数对SBS阈值的影响 |
| 2.1.4 长锥形光纤在抑制SBS效应方面的优势 |
| 2.2 综合考虑多种非线性效应下的功率提升问题 |
| 2.2.1 弹性非线性效应导致的光谱展宽 |
| 2.2.2 综合考虑SPM、XPM、SRS效应的模型修订 |
| 2.2.3 窄线宽线偏振脉冲光纤激光放大 |
| 2.3 模式不稳定效应对亮度提升的影响 |
| 2.3.1 模式不稳定效应的半解析模型 |
| 2.3.2 常规光纤的模式不稳定阈值 |
| 2.3.3 长锥形光纤的模式不稳定阈值 |
| 2.4 总结 |
| 第三章 高功率窄线宽线偏振连续光纤激光研究 |
| 3.1 高功率单频线偏振光纤激光器 |
| 3.1.1 系统设计 |
| 3.1.2 增大光纤直径提升输出功率 |
| 3.1.3 采用后向泵浦方式提升输出功率 |
| 3.1.4 小结 |
| 3.2 基于施加应力梯度的功率提升方案 |
| 3.2.1 系统设计 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.2.3 小结 |
| 3.3 基于长锥形光纤的功率提升方案 |
| 3.3.1 系统设计 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.3.3 小结 |
| 3.4 基于国产长锥形光纤的高功率窄线宽光纤激光器 |
| 3.4.1 系统设计 |
| 3.4.2 结果与讨论 |
| 3.4.3 小结 |
| 3.5 基于新型种子源的高功率窄线宽线偏振光纤激光器 |
| 3.5.1 系统设计 |
| 3.5.2 结果与讨论 |
| 3.5.3 小结 |
| 3.6 总结 |
| 第四章 高功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光研究 |
| 4.1 高峰值功率窄线宽线偏振纳秒脉冲激光器 |
| 4.1.1 系统设计 |
| 4.1.2 结果与讨论 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 基于施加应力梯度的峰值功率提升方案 |
| 4.2.1 系统设计 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 基于长锥形光纤的峰值功率提升方案 |
| 4.3.1 系统设计 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.3.3 小结 |
| 4.4 高平均功率窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光器 |
| 4.4.1 系统设计 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.4.3 小结 |
| 4.5 总结 |
| 第五章 高功率线偏振双/多频光纤激光及其时频调控研究 |
| 5.1 高功率线偏振双频准连续光纤激光及其时频调控 |
| 5.1.1 搭载射频信号的双频准连续光纤激光 |
| 5.1.2 高功率双频准连续光纤激光系统 |
| 5.1.3 结果与讨论 |
| 5.2 高功率线偏振多频脉冲光纤激光及其时频调控 |
| 5.2.1 搭载射频信号的多频脉冲光纤激光 |
| 5.2.2 高功率多频脉冲光纤激光系统 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.2.5 小结 |
| 5.3 总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1.1 论文主要研究内容和相关成果 |
| 6.1.2 论文主要创新点 |
| 6.1.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（4）Nd:YLF晶体表面微观形貌提取及其光学性能影响的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 Nd:YLF晶体的特点及应用 |
| 1.2.2 Nd:YLF晶体在激光器中的作用 |
| 1.3 晶体表面微观形貌的研究现状 |
| 1.3.1 表面微观形貌传统表征方法现状 |
| 1.3.2 小波方法的发展现状 |
| 1.3.3 功率谱密度在表面微观形貌上的应用 |
| 1.4 本课题的主要研究内容及其技术路线 |
| 1.4.1 课题研究的内容 |
| 1.4.2 课题研究的技术路线 |
| 第二章 Nd:YLF晶体的切削实验及表面测量 |
| 2.1单点金刚石车削实验 |
| 2.1.1 实验条件 |
| 2.1.2 选用切削参数确定 |
| 2.2 白光干涉仪测量 |
| 2.2.1 白光干涉仪介绍 |
| 2.2.2 测量原理 |
| 2.2.3 规定取样范围及测量结果 |
| 2.3 切削参数对已加工表面的初步判定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 表面微观形貌的提取及重构 |
| 3.1 PSD表征方法 |
| 3.2 小波方法 |
| 3.2.1 离散小波的局限性 |
| 3.2.2 连续小波方法 |
| 3.2.3 提取及重构办法 |
| 3.3 表面空间频率特征的提取及分析 |
| 3.3.1 PSD分析 |
| 3.3.2 CWT对实际频率的提取及重构 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 切削参数对微观轮廓频率特征的影响 |
| 4.1 二维微观轮廓实际频率特征的提取及重构 |
| 4.1.1 PSD分析 |
| 4.1.2 切削参数频率特征的提取及重构 |
| 4.2 加工参数对微观轮廓频率特征影响分析 |
| 4.2.1 切削深度对微观轮廓频率特征影响分析 |
| 4.2.2 进给量对微观轮廓频率特征影响分析 |
| 4.2.3 主轴转速对微观轮廓频率特征影响分析 |
| 4.3 本章总结 |
| 第五章 轮廓特征对晶体内部温度、热应力影响 |
| 5.1 电磁场基本理论 |
| 5.1.1 麦克斯韦理论方程 |
| 5.1.2 真空中的平面电磁波 |
| 5.1.3 均匀电介质中的电磁波 |
| 5.1.4 电磁波的能量损耗 |
| 5.1.5 建立轮廓模型与边界条件 |
| 5.2 理想轮廓对电磁场、温度及热应力的影响 |
| 5.2.1 水平轮廓电磁场及温度、应力分析 |
| 5.2.2 波长为1.064μm、5μm、10μm电磁场及温度、应力分析 |
| 5.2.3 小尺度波纹参数对晶体内部温度变化比较 |
| 5.3 表面轮廓实际频率特征温度、热应力分析 |
| 5.3.1 表面轮廓低频特征对晶体内部温度、热应力分析 |
| 5.3.2 表面轮廓中频特征对晶体内部温度、热应力分析 |
| 5.3.3 表面轮廓高频特征对晶体内部温度、热应力分析 |
| 5.4 总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结与主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 参考文献 |
（5）用于高功率激光的双脉冲双向环形激光放大技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 高功率激光装置的发展 |
| 1.2 高功率激光装置的现状 |
| 1.2.1 国外高功率激光装置现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 下一代高功率激光装置的进展 |
| 1.3.1 DiPOLE-100激光装置 |
| 1.3.2 LIFE激光装置 |
| 1.3.3 紧凑型脉冲激光放大器 |
| 1.3.4 双脉冲双向多程激光放大器 |
| 1.3.5 双脉冲单向多程激光放大器 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第2章 双脉冲双向环形激光放大器的构型设计 |
| 2.1 近场注入型双脉冲双向环形激光放大器 |
| 2.1.1 基本结构 |
| 2.1.2 基本工作原理 |
| 2.1.3 近场注入型双脉冲双向环形激光放大器的像传递关系 |
| 2.2 远场注入型双脉冲双向环形激光放大器 |
| 2.2.1 基本结构 |
| 2.2.2 基本工作原理 |
| 2.2.3 远场注入型双脉冲双向环形激光放大器的像传递关系 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 双脉冲双向环形放大的理论模型 |
| 3.1 脉冲激光放大理论模型 |
| 3.1.1 饱和能量密度的修正 |
| 3.2 激光脉冲多程放大的理论模型 |
| 3.2.1 基于Frantz-Nodvik方程多程放大模型 |
| 3.2.2 考虑驰豫效应的多程放大模型 |
| 3.3 双脉冲双向环形放大的理论模型 |
| 3.4 放大脉冲时间波形预补偿的计算方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 双脉冲双向环形激光放大器的能流分析 |
| 4.1 多程激光放大器的模拟分析 |
| 4.1.1 能流分析 |
| 4.1.2 放大脉冲时间波形的变化 |
| 4.2 近场注入型双脉冲双向环形激光放大器的模拟分析 |
| 4.2.1 能流分析 |
| 4.2.2 放大脉冲时间波形的变化 |
| 4.2.3 片状放大器片数的配置 |
| 4.3 远场注入型双脉冲双向环形激光放大器的模拟分析 |
| 4.3.1 能流分析 |
| 4.3.2 放大脉冲时间波形的变化 |
| 4.3.3 片状放大器片数的配置 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 双脉冲双向环形激光放大器的光场特性分析 |
| 5.1 理论模型 |
| 5.1.1 光束的自由传输 |
| 5.1.2 光束通过空间滤波器的传输 |
| 5.1.3 光束通过非线性增益介质的传输 |
| 5.2 高功率激光装置参数 |
| 5.3 近场注入型双脉冲双向环形放大器的光场模拟分析 |
| 5.3.1 近场注入型双脉冲双向激光放大器的模拟计算 |
| 5.3.2 基于狭缝空间滤波器的光场特性分析 |
| 5.4 远场注入型双脉冲双向环形放大器的光场分析 |
| 5.4.1 远场注入型双脉冲双向激光放大器的模拟计算 |
| 5.4.2 基于狭缝空间滤波器的光场特性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 双脉冲双向环形激光放大器的演示实验 |
| 6.1 实验平台 |
| 6.1.1 前端装置 |
| 6.1.2 双脉冲双向环形激光放大器的设计 |
| 6.2 单脉冲环形放大实验 |
| 6.2.1 单脉冲环形放大实验过程 |
| 6.2.2 单脉冲环形放大实验分析 |
| 6.3 双脉冲双向环形放大实验 |
| 6.3.1 双脉冲双向环形放大实验过程 |
| 6.3.2 双脉冲双向环形放大实验分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一 本文评价近场光束质量的主要参数 |
| 附录二 狭缝空间滤波器的像传递关系 |
| 攻读博士期间公开发表的论文和受理的专利 |
| 期刊论文 |
| 专利 |
| 致谢 |
（6）强激光系统光学元件的中高频参数对装置性能影响及其检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光学元件中高频指标体系的建立 |
| 1.2.2 光学元件中高频参数对高功率固体激光装置性能影响研究进展 |
| 1.2.3 光学元件中高频参数评价及检测方法研究进展 |
| 1.3 本论文的主要工作和内容安排 |
| 1.4 课题来源 |
| 2 非线性光场传输的理论基础 |
| 2.1 描述各向同性介质中光波传输行为的非线性近轴波动方程 |
| 2.1.1 标量近似 |
| 2.1.2 介质瞬时响应 |
| 2.1.3 慢变幅近似 |
| 2.2 非线性近轴波动方程推广 |
| 2.2.1 增益和损耗对介质折射率的贡献 |
| 2.2.2 波动方程的推广 |
| 2.3 小尺度自聚焦的基本理论 |
| 2.3.1 小尺度自聚焦的B-T理论 |
| 2.3.2 小尺度自聚焦的主要物理规律 |
| 2.4 小尺度自聚焦的数值模拟算法 |
| 2.4.1 非线性传输矩阵法 |
| 2.4.2 分步傅里叶变换算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光学元件表面疵病对光束质量的影响研究 |
| 3.1 传输光场模型的建立 |
| 3.2 划痕型疵病对光束质量的影响 |
| 3.2.1 划痕型疵病模型的建立 |
| 3.2.2 划痕长度变化对光束强度分布的影响 |
| 3.2.3 划痕宽度变化对光束强度分布的影响 |
| 3.2.4 划痕深度变化对光束强度分布的影响 |
| 3.3 麻点型疵病对光场质量的影响 |
| 3.3.1 麻点疵病模型的建立 |
| 3.3.2 麻点深度变化对光束强度分布的影响 |
| 3.3.3 麻点直径变化对光束强度分布的影响 |
| 3.4 数据分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于暗场散射显微成像的表面疵病定量检测技术研究 |
| 4.1 基于暗场散射显微成像技术的表面疵病定量检测原理 |
| 4.2 划痕型表面疵病定量检测与目视检测比对结果及差异原因分析 |
| 4.2.1 定量检测与目视检测的比对结果 |
| 4.2.2 检测结果差异分析 |
| 4.3 基于图像背景抑制技术的浅划痕提取方法研究 |
| 4.3.1 疵病图像背景强度对弱划痕特征提取的影响 |
| 4.3.2 背景抑制技术对浅划痕提取效果的提升 |
| 4.4 算法改进后表面疵病检测能力验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 光学元件中高频波面误差PSD检测算法研究 |
| 5.1 功率谱密度PSD的定义 |
| 5.2 功率谱密度PSD的数值计算方法 |
| 5.3 中高频波面误差均方根的定义 |
| 5.4 中高频误差PSD检测方法 |
| 5.4.1 大口径干涉仪法检测波面PSD1 |
| 5.4.2 小口径干涉仪法检测透射波面PSD2 |
| 5.4.3 轮廓仪法检测反射波面PSD2 |
| 5.5 波面PSD数据处理研究 |
| 5.5.1 波面误差预处理 |
| 5.5.2 波面数据的空域处理 |
| 5.5.3 空域加窗计算修正 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 提高光学元件波面数据检测精度的关键技术研究 |
| 6.1 矩形口径光学元件像差处理技术研究 |
| 6.1.1 最小二乘法拟合波面 |
| 6.1.2 实验验证 |
| 6.2 波面杂散条纹的抑制及分离技术研究 |
| 6.2.1 基于波长移相的多表面干涉测量技术研究 |
| 6.2.2 基于角度匹配的寄生条纹抑制技术 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 7.1 本文所做工作 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 有待解决的问题 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）单晶硅反射镜高精度低缺陷制造关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高能激光系统对元件的要求 |
| 1.2.2 元件激光负载能力与加工精度研究综述 |
| 1.2.3 单晶硅反射镜加工现状综述 |
| 1.3 研究思路与主要研究内容 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 能量吸收前驱体研究与元件性能测试方法 |
| 2.2 额外能量吸收前驱体分类与吸收机理 |
| 2.2.1 表面非本征化学结构 |
| 2.2.2 表面/亚表面加工缺陷 |
| 2.2.3 中高频误差 |
| 2.2.4 元件性能分析和吸收预测 |
| 2.3 元件激光负载能力测试方法 |
| 2.3.1 激光量热测试 |
| 2.3.2 等功率密度测试 |
| 2.3.3 光热弱吸收测试 |
| 2.4 元件加工缺陷与精度测试方法 |
| 2.4.1 加工缺陷检测 |
| 2.4.2 全频段误差精度检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 表面/亚表面缺陷与非本征化学结构的吸收特性与抑制方法研究 |
| 3.1 表面/亚表面加工缺陷 |
| 3.1.1 亚表面缺陷的分布与抑制 |
| 3.1.2 表面缺陷的产生与分布 |
| 3.1.3 划痕与中高频误差驱动的能量吸收解耦研究 |
| 3.1.4 基于浸没式抛光的表面缺陷抑制 |
| 3.2 亚表面纳米点状微结构 |
| 3.2.1 亚表面的打开与观测 |
| 3.2.2 纳米点状微结构的光热弱吸收特性 |
| 3.2.3 离子刻蚀对缺陷的抑制作用 |
| 3.3 表面非本征化学结构与后处理工艺 |
| 3.3.2 表面能对膜层生长质量的影响 |
| 3.3.3 表面状态驱动的红外能量吸收 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 中高频误差的吸收特性与抑制方法研究 |
| 4.1 单晶硅加工中高频误差的产生 |
| 4.1.1 中频误差的产生 |
| 4.1.2 高频误差的产生 |
| 4.2 中高频误差驱动的能量吸收理论优化 |
| 4.2.1 引入功率谱密度理论后的能量吸收理论 |
| 4.2.2 能量吸收相关频段分析 |
| 4.2.3 膜层-基底中频误差复映 |
| 4.2.4 膜层-基底体系中的能量分布 |
| 4.3 基于中高频误差评价的激光性能预测 |
| 4.3.1 中高频吸收实验 |
| 4.3.2 光热弱吸收测试结果分析 |
| 4.3.3 能量吸收预测 |
| 4.4 光顺与柱面中高频抑制 |
| 4.4.1 光顺原理与广义压强 |
| 4.4.2 柱面光顺 |
| 4.4.3 柱面镜的中高频抑制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 联合工艺研究与加工实例 |
| 5.1 联合工艺研究 |
| 5.1.1 技术路线 |
| 5.1.2 联合工艺策略 |
| 5.2 联合工艺元件激光性能提升对比测试 |
| 5.2.1 样件制备与检测 |
| 5.2.2 激光测试与分析 |
| 5.3 基于浸没式光顺的低吸收联合工艺加工实例 |
| 5.3.1 Φ100mm平面反射镜全频段亚纳米精度制造 |
| 5.3.2 Φ280mm平面反射镜制造 |
| 5.3.3 Φ195mm凸抛物面反射镜制造 |
| 5.3.4 200mm柱面反射镜组制造 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录 A 中高频误差诱导吸收的公式推导 |
| A.1 单晶硅在电磁场中的极化 |
| A.2 中高频误差引起的表面能量吸收 |
| 附录 B 通过接触角计算表面能的方法 |
（8）非Kolmogorov湍流对激光大气传输影响的模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 大气湍流效应研究进展 |
| 1.2.2 激光大气传输数值模拟的研究进展 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 研究思路及论文结构 |
| 第二章 激光大气传输概述 |
| 2.1 激光光束概述 |
| 2.1.1 高斯光束概述 |
| 2.1.2 涡旋光束概述 |
| 2.1.3 艾里光束与多光束自聚焦艾里光束 |
| 2.2 大气湍流基本理论与非均匀湍流理论 |
| 2.2.1 折射率结构常数 |
| 2.2.2 大气折射率功率谱 |
| 2.2.3 非Kolmogorov湍流理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 激光大气传输的数值模拟 |
| 3.1 非Kolmogorov大气湍流相位屏的构建 |
| 3.1.1 非Kolmogorov湍流功率谱函数 |
| 3.1.2 非Kolmogorov等效结构函数 |
| 3.1.3 FFT功率谱反演法 |
| 3.1.4 相位屏参数设定 |
| 3.2 激光在大气湍流中传输的数值模拟 |
| 3.2.1 惠更斯-菲涅尔原理 |
| 3.2.2 分步傅里叶算法 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 非Kolmogorv湍流对典型光束传输特性的影响 |
| 4.1 非Kolmogorov湍流对高斯光束传输模拟的影响分析 |
| 4.1.1 非Kolmogorov湍流对光束强度的影响 |
| 4.1.2 非Kolmogorov湍流对光束漂移的影响 |
| 4.1.3 非均匀湍流对高斯光束传输模拟的影响 |
| 4.2 非Kolmogorov湍流对拉盖尔-高斯光束传输模拟的影响 |
| 4.2.1 非Kolmogorov湍流对拉盖尔-高斯光束扩展的影响 |
| 4.2.2 非Kolmogorov湍流对拉盖尔-高斯光强闪烁的影响 |
| 4.2.3 非均匀湍流对拉盖尔-高斯光束的影响 |
| 4.3 非Kolmogorov湍流对聚焦艾里光束传输模拟的影响 |
| 4.3.1 非Kolmogorov湍流对光束扩展的影响 |
| 4.3.2 非Kolmogorov湍流对闪烁指数的影响 |
| 4.3.3 非Kolmogorov湍流对光束漂移的影响 |
| 4.3.4 小结 |
| 4.4 《非均匀湍流对激光光束影响评估软件》的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要工作及研究成果 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 不足及今后工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）泵浦光相位畸变对SRRS效应产生的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 大型ICF高功率固体激光驱动装置及相位畸变来源 |
| 1.2.1 大型ICF高功率固体激光驱动装置的概况 |
| 1.2.2 大型ICF高功率固体激光装置的相位畸变来源 |
| 1.3 相位畸变对激光长程传输中的SRRS效应的影响研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 论文的主要研究内容及安排 |
| 第2章 强激光SRRS效应传输模型及相位畸变模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光散射效应 |
| 2.3 自发和受激拉曼散射效应 |
| 2.4 强激光SRRS效应传输模型 |
| 2.4.1 强激光长程传输中的SRRS效应 |
| 2.4.2 SRS增长过程 |
| 2.5 SRRS传输模型的计算方法 |
| 2.5.1 衍射传输部分的计算 |
| 2.5.2 SRRS传输模型的数值计算方法 |
| 2.6 波前相位畸变模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 相位畸变对近场光束质量的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 主要计算参数 |
| 3.3 波前相位畸变程度的评价方法与近场光束质量的描述方法 |
| 3.3.1 波前相位畸变程度的评价方法 |
| 3.3.2 近场光束质量的描述方法 |
| 3.4 正弦相位调制对近场光束质量的影响 |
| 3.5 波前相位畸变对近场光束质量的影响 |
| 3.5.1 相位畸变尺度对近场光束质量的影响 |
| 3.5.2 波前相位畸变程度对近场光束质量的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 泵浦光相位畸变对SRRS效应的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 稳态拉曼增益系数的计算 |
| 4.3 泵浦光参量对SRRS效应的影响 |
| 4.3.1 脉宽对SRRS效应的影响 |
| 4.3.2 光强对SRRS效应的影响 |
| 4.3.3 波前相位畸变对SRRS效应增长的影响 |
| 4.4 正弦相位调制对SRRS效应的影响 |
| 4.5 基频泵浦光相位畸变对SRRS效应的影响 |
| 4.5.1 相位畸变尺度对SRRS效应阈值距离的影响 |
| 4.5.2 相位畸变程度对SRRS效应阈值距离的影响 |
| 4.6 三倍频泵浦光相位畸变程度对SRRS效应阈值距离的影响 |
| 4.7 相位畸变尺度与相位畸变频率之间的关系 |
| 4.7.1 相位畸变频率计算的理论基础 |
| 4.7.2 畸变频率计算的验证 |
| 4.7.3 低频相位畸变分界点的划分 |
| 4.7.4 高频相位畸变分界点的划分 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 二维相位畸变对SRRS效应的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 二维相位畸变对近场光束质量的影响 |
| 5.2.1 二维畸变相位分布 |
| 5.2.2 二维相位畸变对近场光束质量的影响 |
| 5.3 二维相位畸变对SRRS效应的影响 |
| 5.3.1 二维相位畸变对SRRS效应阈值距离的影响 |
| 5.3.2 二维相位畸变对SRRS传输光束影响 |
| 5.3.3 二维混合相位畸变对SRRS效应的影响 |
| 5.4 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（10）基于体布拉格光栅的宽带角选择空间滤波研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高功率激光系统的发展概况与应用 |
| 1.1.1 高能量长脉冲激光装置 |
| 1.1.2 高功率短脉冲激光装置 |
| 1.1.3 光束质量对激光装置负载能力的影响 |
| 1.2 空间滤波技术在高功率激光系统中的应用 |
| 1.2.1 高功率激光系统中的针孔滤波器 |
| 1.2.2 针孔滤波技术的局限 |
| 1.2.3 研究非聚焦近场空间滤波技术的意义 |
| 1.3 体布拉格光栅在高功率激光技术中的应用 |
| 1.3.1 光热敏折射率玻璃与体布拉格光栅的发展 |
| 1.3.2 基于透射体布拉格光栅的近场滤波技术 |
| 1.3.3 基于体布拉格光栅的波前矫正技术 |
| 1.3.4 基于体布拉格光栅的光谱合成技术 |
| 1.3.5 基于反射式体布拉格光栅的外腔半导体稳频技术 |
| 1.3.6 基于啁啾布拉格光栅的脉冲压缩与展宽技术 |
| 1.4 研究内容与意义 |
| 第二章 体布拉格光栅衍射特性分析 |
| 2.1 体布拉格光栅空间滤波原理 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 体布拉格光栅空间低通滤波器 |
| 2.2 体布拉格光栅对单色平面波的衍射特性分析 |
| 2.2.1 透射体布拉格光栅的衍射效率分析 |
| 2.2.2 透射体布拉格光栅的角度与光谱选择带宽分析 |
| 2.3 体布拉格光栅对超短脉冲高斯光束的衍射特性分析 |
| 2.3.1 光栅结构参数对衍射脉冲空时域分布的影响 |
| 2.3.2 脉冲带宽对衍射光束空时域分布的影响 |
| 2.4 角选择空间滤波器设计实例分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 宽带角选择空间滤波的光栅组合构型 |
| 3.1 光栅的矢量分析 |
| 3.1.1 面光栅的矢量分析 |
| 3.1.2 体布拉格光栅的矢量分析 |
| 3.1.3 光栅组合的矢量分析 |
| 3.2 光栅组合对多色平面波的衍射特性分析 |
| 3.2.1 布拉格条件 |
| 3.2.2 光栅组合的光谱响应与角度选择性 |
| 3.2.3 光栅组合的色散补偿 |
| 3.3 宽带角选择空间滤波的光栅组合构型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 宽带角选择空间滤波器的衍射特性分析 |
| 4.1 宽带光束经光栅组合衍射的理论模型 |
| 4.2 光束近场质量评估的参数 |
| 4.3 宽带角选择空间滤波器衍射特性模拟 |
| 4.3.1 光束的调制 |
| 4.3.2 宽带角选择空间滤波器的频谱响应 |
| 4.3.3 宽带角选择空间滤波器的滤波效果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 宽带角选择空间滤波器的失配分析 |
| 5.1 光栅装调失配分析 |
| 5.2 光栅参数失配分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 宽带角选择空间滤波原理验证实验与分析 |
| 6.1 光源与光栅 |
| 6.1.1 目标光束质量优化 |
| 6.1.2 目标光束口径限制 |
| 6.2 实验光路设置 |
| 6.3 宽带角选择空间滤波器的输出带宽 |
| 6.3.1 光栅组合的输出带宽 |
| 6.3.2 小孔光阑对输出带宽的影响 |
| 6.4 宽带角选择空间滤波器的滤波效果 |
| 6.4.1 滤波效果的空域评价 |
| 6.4.2 滤波效果的频域评价 |
| 6.5 宽带角选择空间滤波器的衍射效率与色散补偿效果 |
| 6.5.1 体布拉格光栅的相对衍射效率测量 |
| 6.5.2 光栅组合的衍射效率 |
| 6.5.3 光栅组合的色散补偿效果 |
| 6.6 实验误差分析 |
| 6.6.1 输出光谱振荡 |
| 6.6.2 光束空间传输过程的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间公开发表的论文和受理的专利 |
| 致谢 |
四、自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法（论文参考文献）
- [1]浅论强激光系统的物理受限问题[J]. 张小民,胡东霞,许党朋,王静,程鑫彬,刘军,韩伟,李敏,李明中. 中国激光, 2021(12)
- [2]涡旋光束在随机介质中的传输特性研究[D]. 索强波. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [3]高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究[D]. 黄龙. 国防科技大学, 2019(01)
- [4]Nd:YLF晶体表面微观形貌提取及其光学性能影响的研究[D]. 况良杰. 南京林业大学, 2019(05)
- [5]用于高功率激光的双脉冲双向环形激光放大技术研究[D]. 虞天成. 苏州大学, 2019(04)
- [6]强激光系统光学元件的中高频参数对装置性能影响及其检测技术研究[D]. 任寰. 南京理工大学, 2019(06)
- [7]单晶硅反射镜高精度低缺陷制造关键技术研究[D]. 田野. 国防科技大学, 2018(01)
- [8]非Kolmogorov湍流对激光大气传输影响的模拟分析[D]. 陈鸣. 国防科技大学, 2017(02)
- [9]泵浦光相位畸变对SRRS效应产生的影响研究[D]. 王丹. 哈尔滨工业大学, 2017(02)
- [10]基于体布拉格光栅的宽带角选择空间滤波研究[D]. 吴尚. 苏州大学, 2016(11)