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简论拼接大口径光栅拼接装置稳定性

收藏本文 2024-04-20 点赞:28900 浏览:132498 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着强激光的迅速进展,惯性约束核聚变成为可控热核聚变最有前途的策略之一,而啁啾脉冲放大技术的出现加剧了对大口径光栅的需求。由于大口径光栅制造技术难实现和经济代价高昂的限制,由此采取拼接的策略增大光栅的尺寸成为公认的经济有效途径。拼接光栅对其周围环境提出了较高的要求,要实现复杂环境下精度指标,就必须探讨光学元件的稳定性。论文以ICF驱动器中的光栅拼接装置作为探讨对象,对其稳定性进行了探讨。光栅拼接装置是啁啾脉冲放大系统中核心组件,其稳定性好坏直接影响到整个系统的质量。论文首先根据ICF压缩池光路特点,对其时空特性进行了诠释;考察浅析了影响拼接装置稳定性的各类激励源,对其进行了分类,建立了拼接装置稳定性指标探讨结构系统,提出稳定性概念;对影响稳定性的众多因素进行了浅析,确定环境振动激励和温度激励是主要的影响因素;利用实验测量手段,采集了拼接装置实验场地随机振动激励和温度场分布;利用HHT策略,得到振动激励的分离信号,并得到振动信号的功率谱密度;通过对振动激励进行处理认识到了环境特点,建立了温度场和时间的联系;将环境振动激励和温度激励加载到光栅拼接装置有限元模型上,进行了随机振动浅析和热浅析;通过浅析得到了随机振动激励和温度激励相应的权重;检测定温度变化范围,通过热浅析得到了温度的稳定性指标;运用拼接装置对4块反射镜进行拼接,搭建了实验光路并做了光栅拼接实验和稳定性实验,通过对远场焦斑的浅析通过光学实验证明拼接装置的拼接精度和稳定性均满足要求;对稳定性指标进行了深入浅析,并提出了增强稳定性的有效措施。论文对复杂实验环境下光栅拼接装置稳定性进行了探讨,对认识激励来源,进而更一步认识实验环境特点及由其造成的拼接装置稳定性不足具有指导作用。关键词:光栅拼接装置论文环境振动论文温度场论文稳定性论文惯性约束核聚变论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-7

    1 绪论7-15

    1.1 课题背景及作用7-8

    1.2 光栅拼接装置稳定性进展概述8-12

    1.2.1 光栅拼接装置探讨进展8-10

    1.2.2 光栅拼接装置稳定性探讨近况10-12

    1.3 主要探讨内容及技术路线12-15

    1.3.1 探讨目的12

    1.3.2 探讨内容12-13

    1.3.3 技术路线13-15

    2 光栅拼接装置稳定性指标系统探讨15-20

    2.1 光栅拼接装置稳定性概念15

    2.2 光栅拼接装置稳定性指标结构系统15-19

    2.2.1 激励源种类16-17

    2.2.2 稳定性指标结构系统建立策略17-19

    2.3 本章小结19-20

    3 环境激励测试及浅析20-42

    3.1 环境激励源稳定性概述20-24

    3.1.1 环境振动对稳定性的影响20-22

    3.1.2 温度载荷浅析22-24

    3.2 环境激励实验探讨24-29

    3.2.1 实验案例24-26

    3.2.2 实验仪器介绍26-29

    3.2.3 实验结果29

    3.3 环境振动激励结果浅析29-36

    3.3.1 振动信号表示29-30

    3.3.2 振动信号处理策略30-33

    3.3.3 振动激励结果浅析33-36

    3.4 环境温度场分布浅析36-41

    3.4.1 温度载荷对光学元件的影响36-38

    3.4.2 温度场结果浅析38-41

    3.5 本章小结41-42

    4 环境激励对拼接装置稳定性影响浅析及实验42-61

    4.1 环境振动对拼接装置稳定性影响42-48

    4.1.1 环境振动对衍射光栅的影响42-44

    4.1.2 衍射光栅变形对拼接装置稳定性影响44

    4.1.3 影响拼接装置稳定性环境振动激励源权重浅析44-48

    4.2 光栅拼接装置热稳定性浅析48-54

    4.2.1 温度边界条件的设置48-50

    4.2.2 温度分布计算50-51

    4.2.3 光栅热变形计算51-52

    4.2.4 温度变化对拼接装置稳定性影响浅析52-54

    4.3 光栅拼接实验54-57

    4.3.1 实验系统组成及原理54-56

    4.3.2 光栅拼接装置稳定性实验56-57

    4.4 稳定性指标浅析57-58

    4.5 稳定性提升策略58-60

    4.6 本章小结60-61

    5 结论与展望61-63

    5.1 结论61

    5.2 展望61-63

    致谢63-64

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