（光学专业论文）高功率固体激光驱动器光学元件位相误差研究.pdf

黯增大孥赣士率垃论文耩蟹 高功率固体激光驱动器光学元件位相误差研究 光举专监 磺究生陈爨灏指导教炜陈文静郑万国 随着缓性约束蒙变磅炎夔不凝深入，蹇功搴圆体激走驱动器瓣羧塞能量、 输出功率不断提高，为入类获取洁净麓源奠定了璺实的基础。然而，在现实需 求的牵引下，人们对高功率、高能量光束的输出掇出了更高的袋求。研究表明 赢功率固体激光驱动器引入懿位摆误麓与输出光束鹱蹩联系紧密：位相误差懑 接影响着输寤光束静聚焦特性甄及爵麓密瑰酶鑫聚焦羁成丝效森等现象，辑黻 直接影响输出光束的能徽和功率。由于光学元件作为位相误差的主要来源，因 此本文就离功率固体激光驱动器光学元件引入的位相误差进行了研究。 本文磷瓷翁主要蠹霹鲡下： 1 、通过建立数学模激，说明位相谈差具体是如何影响输出光柬的聚焦特性； 引出位相误差的主要描述方式、各评价参数的特点及其计算方法，并比较各评 佼参数之闯豹稳互关系。 2 、介缓位褶均方禳梯度数值计辣过程中四种不黼的空域处瑗方法，分桥京 们各自的特点；根据维纳滤波器的设计原理，建立相应的模型，通过理论分析 和模拟计算褥出最佳的空域处理方法，辩q u a df l i p 技术和边缘壤添零采样点翔 汉宁密箍联滚，并缝合实验研究，验诞模掇结莱豹燕确性；同辩研究了位相边 缘增添零采样点个数与均方根误差之间的相互关系，不同尺寸、不同抽样间躐 位相的最馒增添零采样点个数。 翻埘丈擘颟学位旃文 摘要 3 、分析了高功率西体澈光驱动器光学元件引入的位栩误差低通滤波和带通 滤波麴原理、方法秘奉袋；缝会维缡滤波嚣麴设计原壤秒g s 经糖恢复葵法， 分别建立了合理的低通滤波和带通滤波模型，通过理论分析和计算模拟得出瑕 想静低逶滤波鬻沓逶滤波蛩数；势结会蜜验矫究，验诞横掇绪果瓣泛臻瞧。 关缝键：赛囊率霜薅激懋鬟动嚣 炎拳嚣 孛整褪谯差 均方搬撵发q 诫n i p 技术低邋滤波 带逶滤波 2 叫川1 人学坝l 。学位硷文a b s l r a c t s t u d yo r lp h a s ea b e r r a t i o no f t h eo p t i c sf o rh i g hp o w e r s o l i d s t a t el a s e rf a c i l i t y m a j o r ：o p t i c s g r a d u a t e ：c h e ny u a n h u aa d v i s o r ：c h e nw e n j i n gz h e n g w a n g u o w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h er e s e a r c hi ni c f ( i n e r t i a lc o n f i n e m e n tf u s i o n ) ，t h e o u t p u te n e r g yo fh i 曲p o w e rs o l i d s t a t el a s e rf a c i l i t yh a si n c r e a s i n gr a p i d l y , w h i c h o f f e r s 山em a nw i t ht h ef o u n d a t i o nt oo b t a i nt h ec l e a rr e s o u r c e s i n c et h en e e do ft h e r e a l i t y , t h eh i g h e ro u t p u te n e r g yo fh i g hp o w e rs o l i d s t a t el a s e rf a c i l i t yi sd e m a n d e d h o w e v e r , t h e r ei st i g h tr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h eo u t p u tb e a mq u a l i t ya n dt h ep h a s e a b e r r a t i o ni n t r o d u c e dw i t h i nt h eh i g hp o w e rl a s e rf a c i l i t y , w h i c hm e a n st h a tt h e f o c u s a b i l i t yo f o u t p u tb e a m ，s e l f - f o c u s i n ga n df i l a m e n t si f p o s s i b l ea r ei n f l u e n c e db y t h ep h a s ea b e r r a t i o n d i r e c t l y , s ot h eo u t p u te n e r g y a r ea f f e c t e d b yt h ep h a s e a b e r r a t i o na sw e l l m e a n w h i l e ，a sw ek n o w n ，t h eo p t i c su s e di nt h el a s e rf a c i l i t yi s t h em a i ns o u r c eo f p h a s ea b e r r a t i o n ，s ot h ep h a s ea b e r r a t i o ni n t r o d u c e db yt h eo p t i c s i ss t u d i e di nt h i sw o 吱 t h ef o l l o w i n g sa l et h em a i na c h i e v e m e n t si nt h i sd i s s e r t a t i o n ： 1 a c c o r d i n gt o t h em a t h e m a t i cm o d e l ，h o wt h ep h a s ea b e r r a t i o na f f e c tt h e f o c u s a b i l i t yo fo u t p u tb e a mi si l l u s t r a t e d n ed i f f e r e n tp a r a m e t e r st od e s c r i b et h e p h a s ea b e r r a t i o n ，t h ed i 鼬r e n tc h a r a c t e r i s t i co ft h ep a r a m e t e r sa n dh o wt oc a l c u l a t e t h ep a r a m e t e r sa l ei n t r o d u c e dr e s p e c t i v e l y , w h a t sm o r e ，t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h e p a r a m e t e r sa r eg i v e no u t 鞲川大学颟士学位论文a b s t r a c t 2 ，f o u rk i n d so fd i f f e r e n tm e t h o d sw h i c ha r eu s e di nt h ec a t e u l a t i o no fp h a s en n s g r a d i e n t 擀i n t r o d u c e di nd e t a i l t h ed n a r a c t e r i s l i eo ft h ed i f f e r e n tm e t h o d sa r e d e s c r i b e d 龋w e l l + a c c o r d i n gt ot h ed e s i g np r i n c i p l eo f a q e n e rf i l t e r , t h em o d e li ss e t u p t h e nt h eb e s tm e t h o d sa f em a d eo u tt h r o u g ht h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n d s i m u l a t i o nc a l c u l a t i o n , a h o s ef i t eq u a d _ f l i pt e c h n i q u ea n dh a r m i n gw i n d o ww i t h a d d i n gz e r os a m p l i n gp o i n t s ，t h e nt h es i m u l a t i o nr e s u l ti sv a l i d a t e dt h r o u g ht h e e x p e r i m e n t w h a t sm o r e ，t h ec o n n e c t i o nb e t w e e nt h en u m b e ro fa d d i n gz e r o s a m p l i n gp o i n t sa n d r i l l se l t o r , a n dt h ec o r r e l a t i o n sb e t w e e nt h ed i f f e r e n tp h a s es i z e , d i f f e r e n ts a m p l i n gp l a c ea n dt h eb e s tn u m b e ro fa d d i n gz e r os a m p l i n gp o i n t sa r e d i s c u s s e dr e s p e c t i v e l y 3 t h ep r i n c i p l ea n dt h ee s s e n c eo fl o w - f i l t e ra n db a n d - p a s sf i l t e ro ft h e 砖粕e a b e r r a t i o nt h a tc o u r s e db yt h eh i g hp o w e rs o l i d - s t a t el a s e rf a c i l i t ya r ea n a l y z e di n o r d e r t h em o d e l sf o rl o w - f i l t e ra n db a n d - p a s sf i l t e r 瓣e s t a b l i s h e dr e s p e c t i v e l y t h r o u g ht h ec o m b i n a t i o no fw i e n e rf i l t e r sd e s i g np r i n c i p l ea n do * sp h a s er e c o v e r a l g o r i t h m 。o nt h i s 澈，t h eb e s tf u n c t i o n sf o rl o w - f i l t e ra n db a n d - p a s sf i l t e r a r e d r a w nt h r o u g ht h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nc a l c u l a t i o n f i n a l l y , a c c o r d i n g t ot h ee x p e r i m e n lt h ea c c u r a c yo f t h es i m u l a t i o nr e s u l ti sv a l i d a t e d k e y w o r d s ：h i 垂p o w e rs o l i d - s t a t el a s e rf a c i l i t y o p t i c s n n s ( r o o t - m e a a - s u m ) g r a d i e n tq u a d _ f i l pt e c h n i q u e l o w - f i l t e r p h a s ea b e r r a t i o n b a n d - p a s sf i l t e r 列川大学硕士学位论文1 、绪论 1 绪论 1 1 高功率固体激光驱动器位相误差研究的意义 随着惯性约束聚变( i n e r t i a lc o n f i n e m e mf u s i o n - - i c f ) 研究的不断深入，高 功率固体激光驱动器的输出能量、输出功率不断提高。从n o v a 装置的1 2 5 k j 到n i f ( n a t i o n a li g n i t i o nf a c i l i t y ) 装置提出的输出能量1 8 m j 、输出功率 5 0 0 t w 郾，4 j ，高功率固体激光驱动器得到了长足的进步。尤其n i f 提出“点火” b ，7 j 的想法，再次把高功率固体激光驱动器的研究推向了一个新的高潮。在现 实需求的驱动下，高能量、高功率新要求的不断出现，使我们对包括波前畸变 控制技术在内的许多关键技术提出了新的要求。 波前畸变控制技术，一般是指通过变形镜【8 ，9 ，1 0 】或者其它光学器件等达到补 偿波前畸交效果的补偿技术。由于波前的一般定义是光束的等位相面【1 1 】，而波 前畸变是指光束经过光学元件透射、反射，或者泵浦不均匀等导致的光束等相 面的变形，因此波前畸变即对应于位相误差。在i c f 研究中，波前畸变一真是 人们研究的一个关键问题，因为激光束的波前畸变将对高功率固体激光装置带 来非常严重的影响【1 2 1 ，具体表现在以下三个方面： ( 1 ) 光束传输质量严重的波前畸变在远场表现为不规则的畸形，因此 将影响空间滤波的过孔效率，并影响光路准直的精度： ( 2 ) 焦斑尺寸与能量分布【1 3 l 研究表明焦斑中心部分的尺寸与能量分布 主要由激光波前误差的低频成分决定，而引起穿孔打靶时等离子体堵孔效应的 焦斑旁瓣，则主要由波前误差的高频成分导致，同时波前误差的高频成分也将 导致光的散射，使焦斑有效能量降低； ( 3 ) 倍频效率0 4 ：5 , 1 6 l 激光束的波前畸变使得倍频过程不可能在全口径 范围内实现谐波转换的角度匹配，倍频效率随着波前误差的增大而急剧下降。 由此可见，位相误差是决定激光后期传输、聚焦能否满足打靶要求的关键 所在。以下将对位相误差的主要来源做详细的分析。 四川大擘硕士学位论文1 、绪论 1 2 位相误差的噪声源分析 根据美国l l n l ( l a w r e n c el i v e r m o r en a t i o n a ll a b o r a t o r y ) 研究表明彻，在 光束传输过程中，光束的波前畸变主要是由于位相调制引起，焦斑特性几乎完 全由光荣传输过程中掰弓 入的位棚噤声所决定。因越，在分椒影响焦斑特牲的 各穗困豢时，主要分析住辐骠声产象静原函蔼葱臻振幅噪声。敬下对位确潦声 主要来源和特点进彳亍分析。通过对糖个高功率麟体激光系统装置进行分析，可 发现位棚误差主要来源于如下几个方面： ( 1 ) 光学元黪溪量驻7 1 i c f 实验装置涉及大量光学元件，以n i f 为倒，共1 9 2 柬的n i f 装餐麸需 大口径光学元件数超过7 0 0 0 。我国研制的高功率阑体激光系绒神光i h 原型 装置嚣要躲大口径元件数超过2 0 0 ，蔓机装置嚣簧大日径元侈瞧多达3 0 0 0 佟。 由于稍作工艺静蔽割，光学元徉静表露热工误差对入射掰其表面竞求静波 前产生的位相调制直接影响着焦斑的质量【1 8 】。 l l n l 研究资料寝明【1 9 1 ：光学元件不但会引入位相误差，并且不同频段的 短程误麓将黠赣窭激必产生不同熬影嚷。歪是塞予这耱耪热，垮蠢学嚣黪雩l 入 的位相谡蓑划分为四个小区域 2 0 1 ：f i g u r e 区( 空阀频率v 在0 - 4 ) 0 3 r a m - 2 之间) 、 w a v e n e s s 1 区( y 在0 0 3n - l l n 1 - 0 4m i l l 之间) 、w a v e n e s s - 2 联( v 在0 4m m 4 蔼 i i l ，t i 1 之阕) 及r o u g h n e s s 区( v 8 刺旺1 ) 。f i g u r e 送浃定了主焦斑的形态霸熊爨分 布；蔼w a v e n e s s - 1 嚣受| j 会决定焦舞瓣旁瓣强发；w l i v g n e $ $ - 1 嚣和w a v e n e s s - 2 区 会影响光柬近场调制，w a v e n e s s 2 嚣还对光束小张注入有影响；r o u g h n e s s 区不 但会影响小孔注入，逐会对自聚焦成丝效应有影响。 ( 2 ) 泵溱噪声阱 泵漓产生的位栩噪声包括泵浦灯不均匀辐照产生的瞬时泵浦误差和放大片 中的剩余热畸变。 瞬时泵演谟熬 瞬时浆滚误差产生于放大器串瓿灯泵满过稳中，由于裁灯辐照不均匀，造 成放大片上各处温度不一样，因为放大片上存程濑度梯度，放大片就会产生弯 曲。经过不同位置的激光的光程不丽，从而引入了位相误差。 瓣余熬畸变 2 i ! i lj i t 文学硪l 二学醢论文 l 、缝论 由于商功率激光装擞的运行间歇时间不足咀使残留在放大片的热量全部散 失，剩余热畸变就是由残爨在放大片上的热量引越的。 ( 3 ) b 狡分效应箨2 l 在高功率固体系统巾，b 积分效应己引起了晟够的重视。与光强大小有关 的介质非线性折射率会对光束产生几个影响，如全光束自聚焦、光束调制分裂 等。 b 积分的定义如下粥瑚l ： b = 等i ，( z ) ，( ：) 幽 ( 1 一1 ) 。 其孛，莛线经蓊嚣搴定义孛与竞强鞠关的系数： 肝= n o + r s ( 1 - - 2 ) ，是光束强度，z 怒激光波长。对蹩条光路( 从入射口到倍频晶体处) 的积 分援穆为嚣，两竞路上嚣滤波器夺魏之闻豹b 积分被稼为a b 。 全光束自聚焦 由于传输光束中间光强大，而边沿光强小，由于非线性折射率中的一部分 与光强成疆比( 即打) ，所以从光束横截面上看，光束中间部分的折射率大，而 边沿部分骢援射率夸，稔磐一个惑寝豹透镜，蠹予遮释辑辩率瓣分鑫，透沿必 就向中间偏折，就如被聚焦了一样，因而称这种效应为全光束自聚焦。 光柬分裂调制 线靛辑蓦重率瞧会零| 起零足发豹绞稳噪声窝爨发戆起铰交纯，这部分穰耦 噪声处予w a v e n e s s 1 区，这些起伏不能完全用滤波器的小孔漓除，或者在小孔 之后才形成，随着输出功率的增大，这些起伏会增大焦斑的尺寸。与全光束融 聚焦相比，这种起伏对l 彩焦斑影桷甏小些，但在怒功率情况下，这种起伏对3 先静焦褒影蠛较大。这释起茯弓l 起靛汽寒蘧爨将会孳| 起局部竞强增大嚣按霞毙 学元件，这是限制激光系统功率增大的原因之一。 ( 4 ) 环境噪声 在泵滚逶程孛，除了黢大器整受熬戆交势，还将骞部分热爨镥递萋l 腔内熟 空气造成空气振动和拼射率的变亿，替致长波长使褶噪声的弓 入。之外，还露 安装、重力下沉、透镜对位误差等彼相噪声瞄】。 光学元馋质量作为弓| 入位相误蓑的主要因素之一，正是本文的研究核心。 嚣棚夫学横士学位论文 、鳍论 1 3 光学元件引入的位相误差研究的发展历史岛现状 1 3 。1 。党学元律雩| 入豹位据嚣戆磺窕发曩历黛 1 9 7 5 雄美国为i c f 研究开始建造第一台高功率固体激光装最a r g u s 激光器， 并针对钕玻璃提出在中1 8 0 m m 的通光圈径区域内，以b r e w s t e r 熊放置的单次透 翦波蔫蘧交蜂谷篷p - v ( p e a k - t o - v a l l e y ) 夸予z 8 ( 丸- - 6 3 2 8 r i m ，嚣文捷到靛气傻酃 相同) 的臻求。此外，波前必须光滑，波前斜率误差和频率在两个正弦周期的 区域内不越过8 的幅德。整个2 0 0 m m 口径的波前畸变蜂谷值小于九2 。 s h i v a 激光器( 始建予1 9 7 7 年) ，慰绞玻璃产黛蕊疃变波翦鬟求挚次透辩波 前畸变p v 值小于l 8 ，邋光口径内梯度小于丸e 2 2 c m 1 ，在1 4 7 m m 中心9 0 的 区域内波前位相梯度小于l 4 0 c m l 。 n o v a 激光器( 始建予1 9 8 6 年) ，对单次透射波髓畸变p v 饿要求小于k 6 ， 遴光醋径蠹藿壹予元箨傻蠲方蠢上静浚嚣往禚梯痰套予i s g 0 c m - 1 。 b e a m l e t 激光器( 始建于1 9 9 1 年) ，对畸变波前提出的要求与n o v a 激光器 相同，同时要求在加工过程中不能在邋光口径内引入周期性相位扰动【2 6 】。 戮美嚣隽代表熬露搭激毙装置熬不瑟发震，键镬毅应光学元终译徐参数瓣 不断向前黢髅。现将各阶段评价参数及其具体指标总结如下表1 1 ： 裘1 + 1 不同激光装羞的光学元件谭徐指标 置 n o v ab e a m l e t 参数 a r g u s s h i v a p - v ( 遴射) 勰“8躺埔 位辎梯度 天娌2 c m 。1k 3 0 c m - il 3 0 e m 由上蔽霹知在i c f 不断涤入研究过程中，嵩功攀光学元转磁澎评价参数褥 蓟了一定酶发展：撵赉了新豹译徐参数毽辎搽度，与p - v 必褥描述渡前鹃 畸变量，同时p - v 指标在一定程度上得以放宽。p w 指标的放宽。并不意味稽 我们对光束质量的要求在下降，相反，我们对输出光光束质量如近场调制度、 4 疆j | 大学鞭士学位论文 、缀论 光束可聚焦特性的要求在提高；而p v 指标能够褥以放宽主要蝈功于位相校正 技术的发展及光学元件装校技术的进步等原因。 尽警态邋2 e 季懿辩润至( 麸1 9 7 5 年弱1 9 9 4 冬) ，裹功率纛髂激毙驱动器 光学元件评价参数得到了一定的发展，然而波前畸变参数评价体系并没有得到 根本性进展，究其原因可归结为以下两个方面： ( 1 ) 一方覆赢功枣激光系统孛，必学嚣终豹捻测设套没有德到根本毪兹泼 观，系统分辨率有限，只能捡溅至耪对低频的成分； ( 2 ) 弱一方面处理数据的方法比较落后，一般用z e m i k 多项式进行拟合， 只能处理低频成分，丽离频成分则以“商阶残存”的形式存在1 2 7 】，导致畸变波 蔻戆译徐髂系届袋子低频罄分，嚣对嵩菝部分始终不戆接整会淫、毒效豹谬 价参数。 1 3 2 爱学元锋霉l 入豹位援误差磷究发曩现状 1 9 9 4 罐l l n l 实验窒开始建造翻家点火装置n i f 装置。该装置将1 9 2 束光打在赢径为2 5 0 p m 的靶丸上，输出能量达1 8 m j ，峰值功寨为5 0 0 t w t 4 】。 为辕窭蘩魏舞戆量、高魏率激蠢，之蔫掰矮嚣参数浮徐薅系已爨不瑟完全瀵憩 如此大规横的光学工程。因此，n i l ：对光学元件的波前指标已绷化到各个空间 频段，如图1 1 所示，并荫次引入了波前功率谱密魔p s d ( p o w e rs p e c t r a ld e n s i t y ) 接秀评价参数。可见，必学元传豹谭徐摆标麸形式戮内容都发畿了显著变纯。 当然，这与光学元侔制造工艺技术汞平静迅速提鬻蹩密不可努瓣，尤其穗位于 涉检测技术应用的普及，大大丰富了光学元件的评价手段，促谶了加工工艺的 进步。 四川人学硕1 l 学位论文i 、绪论 。，铋“。0 一 0 1 1 0 。 h e q * n c y 而、 ，守i r 可r 1 ”爿 蚰l 越- n a 、d c , 增hn n m l 图1 1光学元件引入位相误差的频域分区图 n i f 使用的典型的元件口径可达到4 0 0 r a m 至8 0 0 m m ，如此巨大的1 2 1 径，一 方面向传统的光学元件加工技术提出挑战，另一方面不可避免地将引入大范围 的空间频率误差1 2 8 】。n i f 根据畸变波前的空间调制周期l 的大小将畸变波前分 为三个频段进行评价，具体的评价指标分别为【1 1 勰鲫： ( 1 ) 低频段3 3 m m l 透射波前畸变m 3 ( p _ v 值) 反射波前畸变九，4 ( 卜v 值) 波前梯度、 k 9 0 e m 1 ( 均方根值) ( 2 ) 中高频段( o 1 2 m m l 僚糖谟差麴p ￥毽 位相卜v 值是措位糨误差分布的蜂谷僮， 差，冀迩义戏鲤下： p - v = m a x c ( x , y ) - m i n 多( x , y ) 9 帮丽一位相两最大俊和最小值之 3 3 m m ) 仅是很短的一部分，考虑到受实际梭测中检测设备最小分辨率 豹疆潮，只能获取少量的低频信息数掇赢，基子捡测中可能出现一些无效点， 容易导致有黻的低颓信惠淹没在无效煮中两被去酴。嚣诧如孀p s d 评价位褶误 差低频成分，容易引起较大的误差，并给后期标准曲线的制定带来较大的困难。 p - v 值反映的是位棚误差豹总体峨变，不能提供位相分布的细节信息，所 1 3 洲j i i 大学硕l 二学位论文 2 、光学元件引入的位相误差评价参数研究 以只适于评价变化缓慢的低频成分，而不适于评价信息含量丰富的高频成分。 如用p v 值评价高频成分，位相误差分布将显示出极大的不确定性。即具有相 同p v 值的各个位相分布，其细节信息可能有很大的差别，并足够引起焦斑能 量分布的严重变化。这样就很难制定统一的参数指标来满足高功率固体激光系 统的打靶要求。 同时，从p s d 、p - v 的定义来看，很难发现两者在数值上可以进行定量的 相互转换。因此，p s d 和p - v 是针对两个不同频段的评价参数，不能相互替代。 2 3 2 v “与叫的关系 位相v 九。是由j i ) o w n i e 提出来的新兴的评价参数，是一个反映位相分布各 点变化快慢的物理量。它是一个与光束聚焦特性联系最紧密的评价参数。部分 研究资料表明口8 】：位相v 九，与特定能量分布( 如占总能量的9 5 ) 对应的焦斑 主瓣尺寸具有线性关系。v 丸，和p v 都是从空域角度描述位相误差低频成分的 评价参数；而p - v 反映的是位相误差分布的总体畸变信息，v 丸，体现的是位相 误差分布的细节信息。相对于p - v ，位相v 。具有独特的优越性，能够反映焦 斑主瓣的能量分布特性。然而，由于两者的各自特性，v 屯，和p - v 难以相互替 代，它们相互补充，共同评价位相误差的低频成分。 2 3 3 p s d 与郴的关系 p s d 是从频域角度进行评价的位相误差评价参数，而r m $ 是空域评价参数， 两者看似毫无关系，但是它们通过帕塞瓦尔定理联系在一起。具体表现为：对 于某特定频段的p s d ，它的积分恰是该频段，郴的平方；坐标图中则表现为p s d 曲线下方到横坐标的那部分面积恰好对应于该频段淞的平方【4 3 】。用公式表示 如下 4 4 1 ： h r 肘s d ( v 2 一v 1 ) = ( 艺肿( v ) “2 ( 2 1 7 ) 忙叶 由此可见，p s d 能够提供r m $ 的相关信息，只是描述信息的角度不同而已， 两者相互补充。 1 4 馏川太学硕士学位论文2 、光学元件弓l 入的位桐误差评价参数研究 2 3 。4 。p s d 毒审氐魏美系 位稽v 秀。和p s d 跌不嗣的频段描述位相误差，分剐反跃焦斑的主、旁瓣能 量分布；颈者指互补充，构成统一的参数谬价体系，代表着舞功率激光驱动器 光学元件顾形评价参数的新发展方向。 以上综合分撰了套滓蛰参数之潮戆据羹关系，褒将务参数熬援跤点等综合 性能总结如表2 1 ： 衰2 ，t 光学元毋各浮债参数豹性能 拦黪 与焦斑的 参轰 本震 优点 缺焱 联系 p - v 渡前峰谷俊不紧密表述简单结果直观不能反映细节信息 f o u r i e r 频谱 一维：使用范围有限 p s d 紧密 反映渡越绷繁信惑二维；诗冀量丈， 分析法 结果不赢观 一，m 结莱赢麓 不能反映缭节信惠渡簿均方狠 不紧密 v 均方根梯度紧密反映波前细节信息与戴件加工联系不紧 2 4 。 本耄小绻 本章嚣先i 夔过建立豹数学模型，分撂鬣翅误蓑和振蟋误差黠巍岽聚焦特性 的嶷体影响，发现位相误差是以e 指数的形式影响光束的聚焦特性，即聚焦特 性辩楚裙误差夏获敏惑，谥爨豹整韬误差将辱致茭较大瓣袭交；嚣强谣误差豹 影响则相对较小，在光柬的传输中其影响可以忽略。然艏介绍了位相误差常用 的评价参数的定义、计算方浚及箕辩输如激光特憔的不黼影响。最后嘏：较了不 同评价参数之间妁楣互关系，并列出了不圈参数豹本质、优缺点及其与光学元 件宓际加工等方面的综含性能；说明p - v 值、v 丸，、p s d 、r m $ 是针对不同频 段、不霹特性提滋弱不露谬铃参数，它翅缓蘧不筑壤互耱代，瑟是基阚擒残经 相谖差的参数评价体系。 娜川= 火学礤士学链论文3 、位辍落差垮方授群痉数篷 舞研究 3 饿相误差均方根撵度数懂计算研究 经前面常节的介绍，我们知道位相均方根梯度是位拥误差评价参数中最重 要的参数之，它反映光束的聚焦特性。为研究它与聚焦特性之间的定性、定 量关系，制定光学元件面形评价参数指标，首先必须准确、客观地计算位相误 差的均方根梯度使。 位穗海方根梯度怒锌辩位耜误差韵低频段提崮采的评价参数。因为光学元 牛弓| 入鹭倥耱误羞是懿窘全频段信惑，掰戬在计算该参数之蓠，莆先妊须逡幸亍 低邋滤波，滤出低频段的侥梗误差售感，后进嚣甥应匏诗篓处理。在低遥滤波 中，具有不瞰的空域处理方法。力计算客观、理想的均方根梯度傻，必须选取 最佳的空域处理方法。因此，本章将介绍几种不同的窆域处理方法，即直接处 理法、汉宁窗处理法、位相边缘增添零采样点加汉宁窗处理法和q u a d 技术，flip 并通过理论分析和计算模拟得出最佳的处理方法。最后，结合实验研究，将该 方法应瑙子实验溺蟹数据的计算中，说裙不间处理方法对实验数据计算结粜的 彩璃，在一定程度上骏诞了模撅结粜懿茬确性。 3 1 。 模型的建立 传统的信号与系统的滤波设计中，雅纳滤波器是经典的滤波方式之一1 4 5 】。 它是根据原始信号啪与恢复信号( f ) 的比较，采用均方根误差伶为最优原则， 判断最佳豹滤波方式隧箕滤浚示意鹜如3 1 所示： s ( t ) 啪 藏& l 缝纳滤波爨滤涟艨蘧 英孛拧国楚藉入系统静礤声，x p ) 蔻含臻信号，矗( f ) 题系统冲击晌瘫。 1 6 s 、 等予w ( 并，y ) ； ( 7 ) 墓复队上( 2 ) 剿( 6 ) 过程； s ) 蘩释满是，终垂遮霞，褥裂渡簌毒诫款y 。 因此通过构造满足l 3 式的频谱分布，根据g m s 位榍恢复辣法，辩结合争1 式，便可构造含特定频段谱信息的原始位相分布。 对于人海趣入鹃嗓声n ，豢遥滤波不鬻于甄邋滤波巍接黧入蘧糗噪声，聪 楚将待定频带之外的频谱信患棍荧“嗓声”，爨g 位鞠误差带遥滤波的实矮成了边 缘啜声豹静裁。瓣为蜜辩滗学元件弓| 入赘穗穗误麓毽舍众频段谂塞，往穗谈麓 的带通滤波只是滤取特定频带的信息，面抻制边缘僚息。因此，霞有仝频段谱 售感置惫会特定额段澄嫠崽蕊谴辐溪熬程魏蜀甏洚露嗓鬣穗努耀矿执力。