中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了提高磁流变加工连续位相板边缘加工质量, 实现元件全口径抛光, 必须对元件原始误差面形进行边缘延拓, 针对现有边缘延拓算法的不足, 提出了采用改进的二维Gerchberg带宽受限延拓算法实现连续位相板元件面形频域匹配的边缘延拓。该方法首先采用复调制频谱放大技术Zoom FFT对元件原始误差面形进行频谱分析, 计算其高低截止频率; 然后采用改进后的二维Gerchberg带宽受限延拓算法进行迭代计算, 在原始面形外围延拓出与原始面形同频的高精度延拓结构面形。采用尺寸为100 mm×100 mm具有复杂频谱结构的连续位相板元件进行边缘延拓和磁流变加工实验, 实验结果表明: 采用改进的Gerchberg边缘延拓技术延拓的面形边缘更加规整, 边缘效应影响半径由5 mm减小到2 mm, 面形残余误差 RMS从19.3 nm减小到了9.7 nm。这说明该边缘延拓技术可以明显提高连续位相板面形的边缘加工质量和整体收敛精度。
磁流变加工 边缘延拓 Gerchberg延拓算法 ZoomFFT算法 连续位相板 magnetorheological finishing edge extrapolation Gerchberg extrapolation algorithm ZoomFFT algorithm CPP 红外与激光工程
2019, 48(4): 0442001
Author Affiliations
Abstract
Research Center of Laser Fusion of China Academy of Engineering Physics, 919-988 mail-box, Mianyang, SiChuan, 621900, PR China
In indirect drive, reducing peak intensity of a single beam and controlling overlap of multi-beams are two opposite requirements for laser focal spot design. In this paper, an improved laser spot design technique for indirect drive built upon the geometric structures of laser propagation into hohlraum has been introduced. The proposed technique is able to generate appropriate continuous phase plate (CPP) producing a special shaped spot that can balance the opposite requirements. The corresponding CPP does not bring difficulties to the design and fabrication. Phase aberrations are more sensitive to the special shaped spot; however, it can be tolerable for the current beam control level.
beam aberration CPP focal spot optimization ICF Laser systems High Power Laser Science and Engineering
2017, 5(3): 03000e20
国防科技大学 机电工程与自动化学院 超精密加工技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410073
针对小特征尺寸连续位相板中频段成分分布广、误差梯度大的面形特点, 分析了离子束修形技术加工连续位相板过程中影响加工精度的几种因素, 包括扫描步距、材料去除方式、定位精度和材料去除量求解。分析指出: 根据采样定理确定去除函数的扫描步距可实现对不同尺寸特征单元的有效加工; 进一步优化材料去除方式能够确保修形过程中驻留时间的平稳运行, 实现全频段误差一致收敛。另外, 采用面形匹配方法对测量误差进行校正实验, 可获取准确的面形材料去除量; 而采用提高去除函数定位精度的方法可显著提升小尺寸特征单元的加工精度。基于研究结果, 在消除各种工艺误差的基础上, 采用离子束修形技术对特征尺寸小至1.5 mm, 面形峰谷值小于200 nm, 面形梯度高至1.8 μm/cm的连续位相板进行了高精度加工, 结果显示: 加工面形与理论面形的匹配精度达到8.1 nm (RMS), 证实了误差分析的准确性。
连续位相板 离子束修形 误差分析 面形匹配 定位精度 Continuous Phase Plate (CPP) ion beam figuring error analysis surface matching positioning precision 光学 精密工程
2016, 24(12): 2975
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 光学系统先进制造技术中国科学院重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
为了扩大光学系统的焦深，建立了采用波前编码技术的光学/数字一体化系统，通过在普通光学系统孔径光阑处加入一个位相掩模板和后期数字处理的优化结合，实现了光学系统焦深的大幅扩展。介绍了波前编码技术的提出、发展及理论基础，设计了一个三片式的三次位相板系统，利用光学设计软件CODEV对传统系统和波前编码系统的成像特性进行了对比分析，给出了±40倍离焦范围内的点扩散函数三维轮廓图和调制传递函数曲线。最后，对研制的系统进行成像实验，并对波前编码系统解码前后的成像效果与传统系统进行了比较。实验结果表明，与传统系统相比，所设计的波前编码系统可以在保持光通量和像面分辨率的情况下将焦深扩展40倍。
波前编码 焦深 三次位相板 数字处理 Wave-Front Coding(WFC) depth of focus Cubic Phase Plate(CPP) digital processing
Advanced Technology Research Center,Shenzhen university,Shenzhen 518060,China
1 西安交通大学理学院,西安 710049
2 西安理工大学理学院, 西安 710048
从洛伦兹线型极光的干涉强度、调制度与光程差的理论公式出发,用λ/4的步进光程差即“四强度法”获得一个波长范围内的4个干涉强度值,以实现基于洛伦兹线型极光的上层大气的风速、温度、压强等物理量的探测。提出用改形萨尼亚克成像干涉仪替代迈克耳孙干涉仪实现上层大气风场,给出了基准光程差的公式,并用四面角锥棱镜镀膜技术获得4个干涉强度值来同时探测上层大气风场的模式。最后在实验室将Kr灯557.0 nm调整光束到一定宽度,对称地从顶角为60°的两面镀膜角锥棱镜的顶点入射,用768 pixel×576 pixel的CCD照相机接收到两个光斑的成像,这两个光斑的再复制就得到镀膜四面角锥棱镜在一个周期内的4个干涉强度光斑,从而获得上层大气风场。
大气光学 洛伦兹线型风场探测 四面角锥棱镜镀膜技术 四强度法
