物理学论文_基于四波剪切干涉的光束质量测量技

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景及研究的目的和意义

1.2 课题的研究现状

    1.2.1 光束质量测量技术研究现状

    1.2.2 四波横向剪切技术研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 四波横向剪切干涉原理

2.1 横向剪切干涉原理

2.2 四波横向剪切干涉原理

2.3 四波横向剪切干涉实现及仿真

2.4 本章小结

第3章 四波横向剪切图的差分相位提取

3.1 傅里叶变换的相关讨论

    3.1.1 离散傅里叶变换理论

    3.1.2 离散傅里叶变换性质

3.2 二维傅里叶变换相位提取原理

3.3 相位解包裹算法

    3.3.1 路径跟踪算法

    3.3.2 路径无关算法

3.4 本章小结

第4章 激光光束参数的获取与重构

4.1 Zernike多项式简介

    4.1.1 R-W算法

    4.1.2 椭圆正交算法

    4.1.3 数字正交算法

4.2 差分Zernike法波前重构仿真

4.3 波前重构

4.4 光束质量参数获取

4.5 本章小结

第5章 实验数据采集及分析

5.1 系统装置的搭建

5.2 硬件结构及选型

    5.2.1 被测激光器

    5.2.2 衰减系统

    5.2.3 图像采集单元

5.3 四波剪切干涉图的获取与处理

5.4 光束质量测量数据

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结与创新

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

致谢

文章摘要:输出光束的品质一直是激光器研发、设计、生产和应用关注的焦点,因此对激光器光束质量的精确测量尤为重要。目前,对激光光束质量较为常用的测量方法是多点测量法,这种测量方法测量周期长,易引入误差,无法实时监控光束质量,尤其是无法满足对脉冲激光光束质量的有效测量。针对传统光束质量测量方法的问题,本文提出一种基于四波横向剪切干涉技术的光束质量测量方法,利用激光束波前信息来推演激光光束的质量,只需要单次采样即可获得激光束的全部性能参数。论文从横向剪切干涉基本理论出发,仿真并探讨了两波、三波和四波干涉图的差异。构建四波横向剪切干涉系统,并对干涉图进行傅里叶变换等图像预处理来获得两个正交方向（X方向和Y方向）的差分波前相位,利用差分泽尼克（Zernike）多项式重构波前相位进而重构激光复振幅,采用角谱法进行衍射传输,获得不同位置束宽进而拟合激光束在空间的传输特性曲线并获得激光束的光束质量。以He-Ne激光器为被测试激光源,搭建了以棋盘位相光栅为分光器件和以面阵CCD相机为图像传感器的四波横向剪切干涉光束质量测量装置,实现了对He-Ne激光器光束质量的测量,并重构了He-Ne激光器激光束在空间的传输特性曲线。通过与M2-200型光束质量测量仪和SID-4波前传感器的测量结果进行了对比分析,本测量装置与上述两种光束质量测量仪器的相对误差不超过5%。

文章关键词:

论文DOI:10.26977/d.cnki.gccgc.2021.000183

论文分类号:TN248

文章来源：《电子测量技术》 网址: http://www.dzcljs.cn/qikandaodu/2022/0112/973.html