用于惯性约束聚变装置全光路像差的测量和校正方法

摘要

用于惯性约束聚变装置的全光路像差的测量和校正方法，将哈特曼波前传感器放置在激光放大器之后的光路中探测近场波前，将反射变形镜放置在哈特曼波前传感器之前的光路中，将CCD放置在全光路远场，以探测焦斑强度分布，动态像差由哈特曼波前传感器直接测量，静态相差由反射变形镜、哈特曼波前传感器和远场CCD相互配合共同测量，当驱动反射变形镜，哈特曼波前传感器记录下变形镜调制的不同波前，同时远场CCD记录下相应的远场强度；根据记录下的不同近场调制波前和相应的远场强度数据对，利用迭代算法计算出惯性约束聚变装置全光路静态像差，驱动反射变形镜将该像差校正。本发明实现了ICF装置全光路像差的测量和校正。

主权项

1.用于惯性约束聚变装置的全光路像差的测量和校正方法，其特征在于：将哈特曼波前传感器放置在惯性约束聚变装置中激光放大器之后的光路中探测近场波前，将反射变形镜放置在哈特曼波前传感器之前的光路中，将CCD放置在全光路远场，以探测焦斑强度分布，惯性约束聚变装置像差分为动态和静态两类，即全光路动态像差和全光路静态像差，所述惯性约束聚变装置的全光路像差为全光路动态像差和全光路静态像差之和，所述全光路动态像差由所述哈特曼波前传感器单独测量：首先让惯性约束聚变装置发射静态弱光，所述哈特曼波前传感器记录下静态参考波前，当惯性约束聚变装置发射动态强光时，所述哈特曼波前传感器再次记录下波前，两次波前之差即为动态像差；全光路静态相差由所述反射变形镜、所述哈特曼波前传感器和所述远场CCD相互配合共同测量：当惯性约束聚变装置发射静态弱光时，驱动所述反射变形镜数次，使之调制不同的波前与主光路像差相叠加，此时整个惯性约束聚变装置光学系统的远场焦斑也发生各种不同的变化，所述哈特曼波前传感器记录下所述反射变形镜调制的不同波前，同时所述远场CCD记录下相应的远场强度；根据记录下的不同近场调制波前和相应的远场强度数据对，利用迭代算法计算出惯性约束聚变装置全光路静态像差；根据测量到的全光路像差，驱动所述反射变形镜将该像差校正；所述的迭代算法步骤如下：(1)假设一个具体的近场初始相差φ₀，与已知|A₀|构成近场复振幅|A₀|exp(i2πφ₀)，将近场复振幅进行傅立叶变换得到远场复振幅|I′₀|exp(i2πψ₀)，用已知的远场|I₀|替换|I′₀|得到修正的远场复振幅|I₀|exp(i2πψ₀)，并将其进行傅立叶逆变换得到近场复振幅提取出相差(2)利用与已知的φ₁和|A₁|构成近场复振幅将其进行傅立叶变换得到远场复振幅|I′₁|exp(i2πψ₁)，用已知的远场|I₁|替换|I′₁|得到修正的远场复振幅|I₁|exp(i2πψ₁)，并将其进行傅立叶逆变换得到近场复振幅提取出相差(3)利用与步骤(2)所述步骤相同的方法计算出相差n为驱动所述反射变形镜的次数；(4)令从步骤(1)开始循环整个迭代过程，直到迭代误差ε≤c时停止迭代，输出相差φ₀即为所求全光路静态相差，其中迭代误差ε＝∑[|A₀|-|A′_n|]²/∑|A₀|²。