《自適應光柵拼接技術研究》是依託中國工程物理研究院雷射聚變研究中心，由張軍偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：自適應光柵拼接技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張軍偉
- 依託單位：中國工程物理研究院雷射聚變研究中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對高能短脈衝雷射裝置研製目前急需的大口徑光柵提出新的獲取方案。光柵口徑是影響高能短脈衝雷射裝置輸出能力的一個重要指標，光柵拼接是增大光柵口徑的主要技術途徑之一。 現有光柵拼接技術難點在於拼接子光柵之間5個自由度方向上拼接誤差的精確控制，在外界激勵因素（環境振動、溫度等）作用下，保持大口徑光柵拼接誤差的長時間穩定是當前世界範圍內光柵拼接研究面臨的主要難題。本項目提出的自適應光柵拼接技術把拼接的子光柵做成固定式光柵，子光柵間的拼接誤差通過在預放注入端放置的小口徑快速反射鏡進行補償，光柵拼接穩定性控制的難題轉移成了對快速反射鏡的控制，技術難度大大降低。理論上，將重點研究環境因素對大口徑光柵的影響，研究大口徑光柵拼接誤差與快速反射鏡間的補償係數，建立控制模型。實驗上，將對自適應拼接技術方案進行驗證。該項目緊密結合超短高能雷射裝置發展需求，將對今後超短雷射裝置發展起到深遠的影響。
結題摘要
光柵口徑是影響高能短脈衝雷射裝置輸出能力的一個重要指標，光柵拼接是增大光柵口徑的主要技術途徑之一。現有光柵拼接技術難點在於拼接子光柵之間5個自由度方向上拼接誤差的精確控制，在外界激勵因素作用下，保持大口徑光柵拼接誤差的長時間穩定是當前世界範圍內光柵拼接研究面臨的主要難題。因此研究光柵拼接穩定性控制方法，對增大光柵拼接口徑，提高高能短脈衝雷射裝置輸出能力具有重要意義。 本項通過改進光柵拼接穩定性控制方式，降低穩定性控制難度，實現大口徑光柵拼接。項目提出自適應光柵拼接技術，即把拼接的子光柵做成固定式光柵，子光柵間的拼接誤差通過在預放注入端放置的小口徑快速反射鏡進行補償，光柵拼接的難題轉移成了對快速反射鏡的控制。項目對自適應光柵拼接進行理論分析和實驗驗證，為實現大口徑光柵拼接工程套用提供理論基礎和技術支持。項目完成的研究內容及取得的研究成果如下： 1、環境因素對光柵拼接穩定性影響分析。結合已有大口徑光柵拼接系統，建立了試驗測試平台，對光柵拼接穩定性進行了監測。影響光柵拼接穩定性的因素包括環境振動和環境溫度變化，其中環境振動主要引起拼接光柵的高頻振動（＞1Hz），環境溫度變化主要影響低頻漂移。環境振動主要的激勵因素為暖通空調運行導致的振動，環境振動控制是提高光柵拼接高頻穩定性的重點。從光柵拼接誤差試驗情況來看，光柵拼接穩定性具有明顯的時間和空間特性，針對這一特性，提出自適應光柵拼接穩定性控制方法，即時間穩定性通過小口徑反射鏡進行補償，空間穩定性通過提高拼接系統的剛性進行控制。 2、自適應光柵拼接穩定性控制理論研究。從理論上分析光柵拼接誤差對最終輸出效果的影響，結合光柵拼接誤差配對補償理論，從理論上證明了自適應光柵拼接穩定性控制是可行的。 3、光柵拼接穩定性線上監測方法研究。研究了通過電容感測器和光柵尺監測光柵拼接誤差的可行性，研究了多自由度誤差解耦及控制，設計了光柵拼接感測器的布置方式，並通過試驗證明光柵拼接線上誤差監測的可行性。 4、自適應光柵拼接技術試驗研究。搭建了自適應光柵拼接控制研究驗證平台，試驗證實通過小口徑反射鏡補償大口徑光柵拼接誤差的可行性，並對其適用條件進行了驗證，試驗證明該方法可有效降低光柵拼接誤差控制難度，尤其是對光柵拼接時間穩定性的控制。 項目圓滿完成了預期研究目標及研究內容，項目取得的研究成果對大口徑光柵拼接實現具有重要的幫助。
