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基于变形镜本征模式和远场测量的光束净化

梁佳新 向汝建 杜应磊 顾静良 吴晶

梁佳新, 向汝建, 杜应磊, 等. 基于变形镜本征模式和远场测量的光束净化[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 081002. doi: 10.11884/HPLPB202032.200082
引用本文: 梁佳新, 向汝建, 杜应磊, 等. 基于变形镜本征模式和远场测量的光束净化[J]. 强激光与粒子束, 2020, 32: 081002. doi: 10.11884/HPLPB202032.200082
Liang Jiaxin, Xiang Rujian, Du Yinglei, et al. Laser beam cleanup based on deformable-mirror eigen modes and far-field measurement[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 081002. doi: 10.11884/HPLPB202032.200082
Citation: Liang Jiaxin, Xiang Rujian, Du Yinglei, et al. Laser beam cleanup based on deformable-mirror eigen modes and far-field measurement[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2020, 32: 081002. doi: 10.11884/HPLPB202032.200082

基于变形镜本征模式和远场测量的光束净化

doi: 10.11884/HPLPB202032.200082
基金项目: 中物院创新发展基金项目(CX2020033);国防科技创新特区课题项目(18H86302ZT00102103)
详细信息
    作者简介:

    梁佳新(1995—),女,硕士研究生,从事自适应光学方面的研究;liangjiaxin1995@163.com

    通讯作者:

    向汝建(1975—),男,博士,研究员,从事激光技术应用及激光系统总体技术研究工作;ankeercn@yahoo.com.cn

  • 中图分类号: O439

Laser beam cleanup based on deformable-mirror eigen modes and far-field measurement

  • 摘要: 利用波前传感器对光束进行净化的自适应光学系统是目前提高光束质量的常用技术,但在实际应用中,该技术需要波前传感器,系统复杂,体积庞大,同时需要较高性能信标源。为解决上述问题,提出了一种基于变形镜本征模式和远场光斑特征分析的无波前自适应光学系统,用于校正激光器输出的方形光束。将变形镜影响函数进行本征模式分解,并用远场光斑的均方半径作为评价函数,建立了畸变波前的模式系数与评价函数之间的关系,通过测量评价函数获得模式系数用于求解校正电压,实现波前共轭校正。仿真校正和实验验证结果表明,该方法可以有效实现静态像差校正,提高远场光斑的能量集中度。
  • 图  1  评价函数与模式偏移量关系图

    Figure  1.  Relationship of mode bias and metric function

    图  2  实验流程图

    Figure  2.  Experimental flow chart

    图  3  67单元变形镜驱动器分布图

    Figure  3.  Actuator arrangement of 67-element deformable mirror

    图  4  67单元变形镜理论影响函数

    Figure  4.  Ideal influence function of 67-elemnet deformable mirror

    图  5  67单元变形镜理论本征模式

    Figure  5.  Ideal eigen-modes of 67-elemnet deformable mirror

    图  6  校正前的近场波前和远场光斑图

    Figure  6.  Wavefront and far-field image before correction

    图  7  第一次校正后的近场波前和远场光斑图

    Figure  7.  Wavefront and far-field image after the first correction

    图  8  第二次校正后的近场波前和远场光斑图

    Figure  8.  Wavefront and far-field image after the second correction

    图  9  实验系统装置图

    Figure  9.  Experimental system layout

    图  10  实际标定的67单元变形镜影响函数

    Figure  10.  Real influence function of 67-elemnet deformable mirror

    图  11  实际67单元变形镜本征模式

    Figure  11.  Real eigen-modes of 67-element deformable mirror

    图  12  影响函数到本征模式的转换电压

    Figure  12.  Switching voltage from influence function to eigen-modes

    图  13  实验系统中的波前像差和远场图

    Figure  13.  Wavefront and far-field image in experimental systems before correction

    图  14  像差的本征模式系数

    Figure  14.  Eigen-mode coefficients of aberration

    图  15  矩阵求逆的一次校正结果

    Figure  15.  First correction results of matrix inversion

    图  16  校正1~6次的远场光斑图

    Figure  16.  Far-field image after correcting one to six times

    图  17  校正结果与校正次数关系图

    Figure  17.  Relationship of corrected results and the number of corrections

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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-30
  • 修回日期:  2020-05-16
  • 刊出日期:  2020-08-13

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