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望远镜指向抖动与波前畸变耦合的仿真分析(特邀)
1
作者 王鹏 张洪霄 +1 位作者 林旭东 李明 《光子学报》 北大核心 2025年第2期50-57,共8页
现有的模型中耦合噪声的提取方法精度不足,提出采用精度更高且速度较快的差分进化算法提取耦合噪声。基于该方法并结合蒙特卡洛仿真给出了满足噪声指标1 pm/Hz^(1/2)和10 pm/Hz^(1/2)@0.1 mHz~1 Hz时的望远镜出瞳波前质量与指向抖动指标... 现有的模型中耦合噪声的提取方法精度不足,提出采用精度更高且速度较快的差分进化算法提取耦合噪声。基于该方法并结合蒙特卡洛仿真给出了满足噪声指标1 pm/Hz^(1/2)和10 pm/Hz^(1/2)@0.1 mHz~1 Hz时的望远镜出瞳波前质量与指向抖动指标,为后期望远镜的制造与指向操控系统提供了理论基础。 展开更多
关键词 空间引力波探测 星间激光干涉 望远镜 波前畸变 指向抖动
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用于超分辨成像的低波前畸变二向色镜的研制
2
作者 黄宏宇 王瑞生 +3 位作者 林晓敏 梁显鹏 董明 袁泉 《光子学报》 北大核心 2025年第1期136-143,共8页
为满足超分辨荧光检测系统中高精度成像及快速检测的需求,研制了双波段低波前畸变二向色镜。通过研究退火温度对Ta_(2)O_(5)与SiO_(2)材料膜层应力的影响规律,反演拟合出两种材料膜层应力抵消时的膜层厚度比与退火温度关系式;基于拟合... 为满足超分辨荧光检测系统中高精度成像及快速检测的需求,研制了双波段低波前畸变二向色镜。通过研究退火温度对Ta_(2)O_(5)与SiO_(2)材料膜层应力的影响规律,反演拟合出两种材料膜层应力抵消时的膜层厚度比与退火温度关系式;基于拟合结果设计了一种双波段低波前畸变的膜系结构,通过退火法实现双波段低波前畸变二向色镜的制备。经测试,采用2 mm厚度的石英基底,光谱测试结果为T_(avg)>97%@504~544 nm、T_(avg)>97%@588~800 nm,T_(abs)<2%@450~491 nm、T_(abs)<2%@556~566 nm,波前畸变(反射PV值)测试结果为0.087λ。 展开更多
关键词 光学薄膜 二向色镜 波前畸变 退火 超分辨成像
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Zernike多项式波前畸变校正研究进展
3
作者 梁静远 张馨文 +1 位作者 柯程虎 柯熙政 《光通信技术》 北大核心 2025年第2期49-56,共8页
光波在大气中传输时,受湍流影响,会产生不同程度的波前畸变。自适应光学系统通过相位共轭原理将畸变波前恢复成接近理想光的状态,从而实现波前畸变校正。Zernike多项式在圆域展开的低阶模式与Seidel像差一致,通过特定的算法产生共轭相位... 光波在大气中传输时,受湍流影响,会产生不同程度的波前畸变。自适应光学系统通过相位共轭原理将畸变波前恢复成接近理想光的状态,从而实现波前畸变校正。Zernike多项式在圆域展开的低阶模式与Seidel像差一致,通过特定的算法产生共轭相位,可实现波前畸变的有效校正。系统阐述了Zernike多项式理论及波前探测/无波前探测两类自适应光学系统,详细分析了基于Zernike多项式的8种波前畸变校正算法工作原理,并指出了各种算法的校正效果和优缺点。 展开更多
关键词 波前校正 波前畸变 ZERNIKE多项式 自适应光学系统
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基于AMASPGD算法的FSOC系统波前畸变校正及性能分析
4
作者 赵辉 于林仙 +2 位作者 秦玉林 付英印 李俊男 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期95-100,共6页
为了抑制相干自由空间光通信系统中大气湍流引起光信号波前失真的不利影响,提出了一种基于聚合动量(AM)和自适应矩边界(AdaMod)优化器的增强型随机并行梯度下降(SPGD)算法。仿真结果表明,该优化算法可以显著提高收敛速度和鲁棒性,并有... 为了抑制相干自由空间光通信系统中大气湍流引起光信号波前失真的不利影响,提出了一种基于聚合动量(AM)和自适应矩边界(AdaMod)优化器的增强型随机并行梯度下降(SPGD)算法。仿真结果表明,该优化算法可以显著提高收敛速度和鲁棒性,并有效降低波前畸变的峰谷值和均方根,从而更有效地抑制大气湍流对相干自由空间光通信(FSOC)系统混频效率和误码率的负面影响。 展开更多
关键词 自由空间光通信 聚合动量 大气湍流 随机并行梯度下降算法 波前畸变校正
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Nd:YAG薄片激光器热致波前畸变 被引量：14
5
作者 裴正平 唐淳 +2 位作者 涂波 姚震宇 蒋建锋 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1615-1618,共4页
理论分析了激光二极管端面泵浦薄片Nd:YAG激光器的激光介质热效应对波前相位分布的影响,给出了薄片激光器波前热畸变的计算公式。数值模拟了理想均匀泵浦及4阶超高斯泵浦下的波前分布,分析了介质厚度和泵浦均匀性与波前畸变量的关系。... 理论分析了激光二极管端面泵浦薄片Nd:YAG激光器的激光介质热效应对波前相位分布的影响,给出了薄片激光器波前热畸变的计算公式。数值模拟了理想均匀泵浦及4阶超高斯泵浦下的波前分布,分析了介质厚度和泵浦均匀性与波前畸变量的关系。研究表明,介质越薄,激光泵浦光均匀性越好,泵浦功率密度越小,激光波前畸变越小;与介质厚度、泵浦功率密度相比,泵浦光光强分布对波前的影响更为显著。 展开更多
关键词 薄片激光器 热效应 波前畸变 波前分布 光程差
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高功率激光装置中局部波前畸变的非线性传输 被引量：9
6
作者 刘红婕 景峰 +9 位作者 左言磊 魏晓峰 胡东霞 彭志涛 李强 周维 张昆 姜蕾 李志军 左明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1850-1854,共5页
根据高功率激光装置中强激光束传输的特点，建立了描述光束通过光学元件时引入的局部波前畸变模型，并利用纹波传输的线性化处理方法，研究了带有局部波前畸变的高强度光束的传输规律。以一个连续的非增益激光介质为例，用该模型进行数... 根据高功率激光装置中强激光束传输的特点，建立了描述光束通过光学元件时引入的局部波前畸变模型，并利用纹波传输的线性化处理方法，研究了带有局部波前畸变的高强度光束的传输规律。以一个连续的非增益激光介质为例，用该模型进行数值模拟，给出了不同空间尺度的局部波前畸变的频谱分布、不同空间频率的纹波引起的振幅非线性增长曲线、不同B积分的非线性增益随光束传输距离的变化曲线．光束振幅非线性增益达到最大时光束的传输距离和标准传输距离不同时由局部波前畸变引入的振幅分布。研究表明为了防止光学元件损坏，应避免光学元件表面出现半径为0．5～2．0mm的局部瑕疵。 展开更多
关键词 局部波前畸变 非线性传输 B-T理论 光学元件 高功率激光装置
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高功率二极管端泵浦板条模块波前畸变实验研究 被引量：7
7
作者 陈月健 王建东 +2 位作者 童立新 纪红 高清松 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期822-826,共5页
二极管激光器阵列端泵浦Nd:YAG板条具有热效应低、波前畸变小的特点,温度场和应力场的不均匀是引起板条增益介质波前畸变的主要原因。对端泵浦传导冷却Nd:YAG板条增益模块的泵浦和冷却均匀性进行了优化设计,获得了板条激光增益模块静态... 二极管激光器阵列端泵浦Nd:YAG板条具有热效应低、波前畸变小的特点,温度场和应力场的不均匀是引起板条增益介质波前畸变的主要原因。对端泵浦传导冷却Nd:YAG板条增益模块的泵浦和冷却均匀性进行了优化设计,获得了板条激光增益模块静态波前畸变最大偏差(PV)值为0.22μm。该模块用于双通放大器实验装置中,测试了板条增益模块有无注入功率条件下的波前畸变,测得无注入功率波前畸变PV值为3.49μm,能量提取后波前畸变PV值为3.41μm。在注入功率3120W时,获得输出激光功率4660W,光束质量为3.88倍衍射极限,该模块光光效率为27%。 展开更多
关键词 板条 波前畸变 热效应 光束质量 端泵浦
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多程放大系统光学元件静态波前畸变研究 被引量：7
8
作者 刘兰琴 景峰 +5 位作者 彭志涛 朱启华 程晓锋 蒋东镔 张清泉 刘红婕 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期241-244,共4页
　通过研究光学元件静态波前畸变对多程放大系统光传输的影响,给出了满足聚焦光斑要求的均方根梯度值以及光学元件加工误差的最大允容值。加工误差的峰谷值不超过λ/3、均方根值不超过0.079λ,相位梯度的峰谷值不超过0.033λ/cm、相位... 　通过研究光学元件静态波前畸变对多程放大系统光传输的影响,给出了满足聚焦光斑要求的均方根梯度值以及光学元件加工误差的最大允容值。加工误差的峰谷值不超过λ/3、均方根值不超过0.079λ,相位梯度的峰谷值不超过0.033λ/cm、相位梯度均方根不超过0.007λ/cm。通过光传输模拟程序校验了波前畸变的相干叠加和非相干叠加规律。 展开更多
关键词 多程放大系统 光学元件 静态波前畸变 相位RMS梯度 光束质量 聚焦光斑 激光系统
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大口径反射镜波前畸变控制技术 被引量：8
9
作者 陈晓娟 王美聪 +3 位作者 吴文凯 李恪宇 曹庭分 傅学农 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3325-3328,共4页
依据高功率固体激光装置对大口径反射镜附加波前畸变的严格要求,通过选择适合的结构形式、材料及连接方式和支撑位置设计了大口径反射镜支撑结构,并对其进行了优化分析计算和验证性试验。面形精度试验结果表明:装夹引入的附加波前畸变... 依据高功率固体激光装置对大口径反射镜附加波前畸变的严格要求,通过选择适合的结构形式、材料及连接方式和支撑位置设计了大口径反射镜支撑结构,并对其进行了优化分析计算和验证性试验。面形精度试验结果表明:装夹引入的附加波前畸变的峰谷值(PV值)约为150nm,小于λ/3(λ=632nm),结构满足设计指标要求。 展开更多
关键词 大口径反射镜 波前畸变 面形精度 结构设计
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数控抛光加工应用于波前畸变校正 被引量：7
10
作者 王健 陈贤华 +2 位作者 李洁 许乔 蔡邦维 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第1期79-81,共3页
高功率固体激光装置的波前校正通常采用自适应光学或衍射光学的方法 ,但这些方法的应用都有一定的困难。小磨头数控抛光加工技术已逐渐得到广泛的应用 ,用它来实现大口径高功率固体激光装置的静态波前畸变校正提供了解决此问题的新思路... 高功率固体激光装置的波前校正通常采用自适应光学或衍射光学的方法 ,但这些方法的应用都有一定的困难。小磨头数控抛光加工技术已逐渐得到广泛的应用 ,用它来实现大口径高功率固体激光装置的静态波前畸变校正提供了解决此问题的新思路。文章给出了校正试验模型、试验过程和结果。波前畸变由校正前的PV值 4.5 9λ(λ =6 32 .8nm) ,RMS值 0 .938λ下降到校正后的PV值 0 .43λ ,RMS值 0 0 75λ。校正的效果是相当明显的 ,证明了其应用的可行性。 展开更多
关键词 数控抛光 波前畸变 校正板
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支撑应力对光刻透镜透射波前畸变的影响 被引量：7
11
作者 王平 田伟 +1 位作者 王汝冬 王立朋 《中国光学》 EI CAS 2013年第1期57-63,共7页
为了设计光刻物镜的支撑结构,建立了支撑应力对透镜透射波前影响的模型,研究了该模型中支撑应力与折射率的关系及支撑应力对透镜透射波前畸变的影响。首先,根据晶体理论,建立了融石英透镜波前畸变与支撑应力之间关系的仿真模型。然后,... 为了设计光刻物镜的支撑结构,建立了支撑应力对透镜透射波前影响的模型,研究了该模型中支撑应力与折射率的关系及支撑应力对透镜透射波前畸变的影响。首先,根据晶体理论,建立了融石英透镜波前畸变与支撑应力之间关系的仿真模型。然后,分析了不同支撑结构下支撑应力与融石英透镜波前的关系。最后,分析了支撑应力造成的透射波前畸变的性质,并选择合适的物镜支撑结构。研究结果表明:光刻物镜支撑结构的支撑应力对透镜的透射波前有很大的影响:3点支撑的波前畸变PV值为3.69 nm;随着支撑点数量的增加,支撑应力造成的透射波前畸变逐渐减少;采用大于9点的支撑结构即可满足光刻投影物镜的元件支撑需求。 展开更多
关键词 光学设计 光刻投影物镜 波前畸变 应力双折射 融石英 元件支撑
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板条增益介质波前畸变诊断方法 被引量：6
12
作者 雷翔 董理治 +4 位作者 杨平 晏虎 刘文劲 王帅 许冰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1651-1655,共5页
对波前重构算法中的区域法进行了改进,使其能够应用于板条增益介质的波前畸变诊断。利用该方法对47块Nd:YAG板条增益介质沿厚度方向波前畸变进行测量,指出镀膜和加工等环节对增益介质的波前畸变可能造成的影响。按照波前畸变峰谷(PV)值... 对波前重构算法中的区域法进行了改进,使其能够应用于板条增益介质的波前畸变诊断。利用该方法对47块Nd:YAG板条增益介质沿厚度方向波前畸变进行测量,指出镀膜和加工等环节对增益介质的波前畸变可能造成的影响。按照波前畸变峰谷(PV)值对测量结果进行了统计,结果表明:增益介质造成的静态波前畸变参差不齐,测量样本中静态畸变PV值最多可达5μm以上,且仅有4.1%的增益介质静态畸变PV值小于1μm。通过选取某些增益介质使之级联,测量其组合波前畸变,发现在系统中使用两块波面互补的增益介质有助于减小系统的静态波前畸变。 展开更多
关键词 波前复原 区域法 板条增益介质 波前畸变
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色分离光栅对输入波前畸变宽容度的研究 被引量：4
13
作者 高福华 曾阳素 +5 位作者 粟敬钦 高峰 蔡海涛 郭永康 魏晓峰 马驰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期265-269,共5页
采用频域分段的方法 ,对强激光系统的波前畸变进行了理论分析 ;使用随机相位屏构建低频畸变波前模型 ,并提出采用迭代算法构建中高频畸变波前模型。使用构建的畸变波前模型作为输入 ,通过模拟计算 。
关键词 衍射光学元件 随即相位屏 功率谱密度 激光惯性约束聚变 ICF 色分离光栅 DOE 波前畸变 宽容度
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基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究 被引量：5
14
作者 李祥之 韩诚山 +3 位作者 文明 孙兆伟 赵庆磊 姜肖楠 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期187-191,共5页
针对液晶空间光调制器控制单元数多,直接进行波前相位畸变补偿时计算量大的问题,将控制输入与描述波前畸变的Zernike多项式系数形成映射,极大地减小了优化维数,有效地提高了计算效率。引入单纯形算法,通过使设计的性能指标达到最优,得... 针对液晶空间光调制器控制单元数多,直接进行波前相位畸变补偿时计算量大的问题,将控制输入与描述波前畸变的Zernike多项式系数形成映射,极大地减小了优化维数,有效地提高了计算效率。引入单纯形算法,通过使设计的性能指标达到最优,得到最佳的Zernike多项式,实现了精确的波前畸变补偿。针对传统的单纯形算法易收敛于局部极点,无法实现全局最优的特点,对单纯形算法进行了改进,仿真结果表明,改进后的算法可以通过强制初始化达到全局最优,同时分析了各种改进算法的特点,为实际应用提供了依据。 展开更多
关键词 自适应光学 波前畸变补偿 改进型单纯形算法 液晶空间光调制器
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激光缩束系统波前畸变精度分析 被引量：3
15
作者 赵建科 李霞 +1 位作者 徐亮 段亚轩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期79-83,共5页
对大科学工程激光参数系统中的激光缩束系统各项装调误差进行了分析,缩束系统中组合物镜系统和目镜系统离焦误差对于系统波前畸变影响最大,并对不同离焦量产生的波前畸变PV值进行了分析,得到缩束系统波前畸变的变化与系统物镜和目镜离... 对大科学工程激光参数系统中的激光缩束系统各项装调误差进行了分析,缩束系统中组合物镜系统和目镜系统离焦误差对于系统波前畸变影响最大,并对不同离焦量产生的波前畸变PV值进行了分析,得到缩束系统波前畸变的变化与系统物镜和目镜离焦量并非线性关系。采用大孔径长焦距平行光管、光纤激光器和哈特曼传感器组成激光波前测试系统对激光缩束系统的波前进行实时测量和验证,经过波前计算机辅助技术,使其技术参数达到了波前畸变PV值优于0.2λ(λ=1.053μm)的要求。 展开更多
关键词 激光参数测量 缩束系统 波前畸变 哈特曼传感器 光纤激光器
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用角锥棱镜阵列抑制低频波前畸变 被引量：2
16
作者 胡东霞 张小民 +3 位作者 景峰 朱启华 彭志涛 杨菁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1057-1060,共4页
　分析了角锥棱镜阵列"准"位相共轭特性的原理;采用模拟计算的方法,验证了角锥棱镜阵列对低频波前畸变的抑制作用,并研究了其单元数的优化,指出了该方法的局限性和有效应用范围。研究结果表明,采用该方法能有效地提高畸变激... 　分析了角锥棱镜阵列"准"位相共轭特性的原理;采用模拟计算的方法,验证了角锥棱镜阵列对低频波前畸变的抑制作用,并研究了其单元数的优化,指出了该方法的局限性和有效应用范围。研究结果表明,采用该方法能有效地提高畸变激光束的焦斑能量集中度,对于抑制双程同轴激光系统的大幅动态低频波前畸变具有现实的应用意义。 展开更多
关键词 波前畸变 焦斑能量集中度 角锥棱镜 位相共轭 溯源反射
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组合变形镜对板条固体MOPA激光波前畸变校正（英文） 被引量：2
17
作者 向汝建 杜应磊 +3 位作者 徐宏来 李国会 吴晶 张凯 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期52-57,共6页
提出了一种利用组合变形镜校正板条MOPA固体激光器像差的方法,并通过实验验证其有效性。通过将一个11单元的一维变形镜和一个67单元的二维变形镜组合,有效降低了单个二维变形镜波前校正过程中驱动器间的电压差,从而提高了二维变形镜的... 提出了一种利用组合变形镜校正板条MOPA固体激光器像差的方法,并通过实验验证其有效性。通过将一个11单元的一维变形镜和一个67单元的二维变形镜组合,有效降低了单个二维变形镜波前校正过程中驱动器间的电压差,从而提高了二维变形镜的使用安全性,并在一定程度上改善了校正后波前畸变的空间分布,降低了波前畸变残差。实验结果表明,一维变形镜与二维变形镜的组合能高效地校正板条MOPA固体激光器的波前畸变,波前残差均方根值小于0.08μm,远场光束质量因子可达1.67。 展开更多
关键词 波前畸变 波前校正 自适应光学 组合变形镜
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离轴抛物镜检测中调整误差对波前畸变的影响 被引量：6
18
作者 李俊峰 宋淑梅 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1763-1770,共8页
对离轴非球面在光学加工和后期装调阶段的光学检测进行了研究,分析了检测过程中调整误差对波前畸变的影响。以加工半径为10 000 mm、二次曲面系数为-1、口径为500 mm、离轴量为425 mm的离轴抛物面为例,建立了各个调整参数对波前畸变影... 对离轴非球面在光学加工和后期装调阶段的光学检测进行了研究,分析了检测过程中调整误差对波前畸变的影响。以加工半径为10 000 mm、二次曲面系数为-1、口径为500 mm、离轴量为425 mm的离轴抛物面为例,建立了各个调整参数对波前畸变影响的物理模型及数学模型,调整误差主要包括俯仰与高低、偏摆与离轴量及绕其子光轴旋转3组参数。应用matlab软件对调整误差对波前畸变的影响进行了仿真分析,对相应的仿真结果进行了实验验证。结果显示,仿真与实验结果一致性很好,证明了理论模型的正确性。分析得到的相应结论适用于所有离轴非球面镜的调整误差分析。 展开更多
关键词 离轴非球面 光学检测 波前畸变 调整误差
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星间光通信中局部波前畸变对捕获精度的影响 被引量：2
19
作者 杨玉强 谭立英 马晶 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期161-165,共5页
提出了一种针对反射式光学天线的简单椭圆高斯模型来描述局部波前畸变,研究了星间光通信中局部波前畸变对捕获精度的影响。理论分析和仿真结果表明:局部畸变半径、畸变深度以及畸变位置是影响捕获精度的主要因素;捕获偏差随着畸变半径... 提出了一种针对反射式光学天线的简单椭圆高斯模型来描述局部波前畸变,研究了星间光通信中局部波前畸变对捕获精度的影响。理论分析和仿真结果表明:局部畸变半径、畸变深度以及畸变位置是影响捕获精度的主要因素;捕获偏差随着畸变半径以及畸变中心相对于光束中心的距离的增大而增大;随局部畸变深度的增加呈周期性振荡衰减变化,且振荡周期和峰值对应的畸变深度不依赖于其它畸变参数。对口径为240 mm的反射式接收天线系统,当遮挡比为0.15时,局部畸变引起的捕获偏差近似可达0.5μrad。为了减小捕获偏差,所需的光学元件的加工精度应远高于0.25λ。 展开更多
关键词 激光通信 捕获偏差 椭圆高斯模型 波前畸变 ZERNIKE多项式
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激光晶体侧面接触热导对波前畸变的影响 被引量：1
20
作者 刘海强 过振 +4 位作者 王石语 林林 靳文龙 李兵斌 蔡德芳 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期153-158,共6页
对于采用圆棒状工作物质的二极管端面抽运固体激光器,其晶体棒由两块金属热沉夹持散热,晶体棒侧面受到非轴对称的装配压力使得晶体棒与热沉间接触热导呈非轴对称分布,进而影响晶体棒温度及出射光波前的空间分布.在已有的截断高斯模型和... 对于采用圆棒状工作物质的二极管端面抽运固体激光器,其晶体棒由两块金属热沉夹持散热,晶体棒侧面受到非轴对称的装配压力使得晶体棒与热沉间接触热导呈非轴对称分布,进而影响晶体棒温度及出射光波前的空间分布.在已有的截断高斯模型和塑性形变模型基础之上,建立了晶体棒与热沉间接触热导模型.对高斯型热耗分布,采用有限元法得到了无热界面物质时,不同装配压力下晶体棒端面温度和波前畸变随半径和方向角的变化,并与采用铟箔作为热界面物质时的结果进行了比较.模拟结果表明:无热界面物质时,在同一半径上,晶体棒端面温度、波前畸变在晶体棒侧面与热沉凹槽底部接触方向最小,在两块热沉接触面方向最大;增大装配压力,晶体棒端面温度整体降低,波前畸变在圆周方向趋于均匀.使用铟箔作为热界面物质时,晶体棒端面温度及波前畸变一致减小,且呈轴对称分布. 展开更多
关键词 激光器 固体激光器 有限元法 接触热导 波前畸变
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