自由旋涡气动窗口自适应光学波前校正初步研究

自由旋涡气动窗口能有效地替代高能激光器传统晶体输出镜,起到密封激光器低腔压的作用。
利用现有的37 单元室内自适应光学系统,对自由旋涡气动窗口的输出激光波前畸变进行自适应光学波前校正。给出了自适应光学系统对气动窗口畸变波前的校正原理,采用直接斜率法在设计状态下对畸变波前进行了校正实验。结果表明,该自适应光学系统能够较好地校正工作在设计状态下的自由旋涡气动窗口对输出激光所引起的波前畸变。
自由旋涡气动窗口能够有效地替代高能激光器传统晶体输出镜,起到密封低腔压的作用,解决高能激光器的连续激光输出和超大功率应用的瓶颈问题。自由旋涡气动窗口适于大口径激光器输出,对输出激光光束质量的影响小,而且操作简单,目前应用十分广泛[1～4 ] 。由于气动窗口的工作气体是非均匀分布高速流动的,虽然输出激光经过气动窗口的路径不长,但是输出激光的波前总是会受到不同程度的影响。自由旋涡气动窗口对输出激光光束质量的影响主要有波面倾斜,同时还有一定程度的离焦像散,而其高阶像差一般都比较小[1 ,5 ,6 ] 。通过优化设计自由旋涡气动窗口,可以减小气动窗口射流不均匀性导致的输出激光的波前畸变。但是由射流靠近环境一侧的剪切边界层和射流的弧度所引起的波前畸变仅仅通过优化设计气动窗口是不能完全消除的,特别是由于射流的弧度所引起的发散透镜效应问题[5 ] ,而且由于流场的非定常性,对输出激光波前的畸变也是随机的。要动态实时地校正自由旋涡气动窗口对输出激光所带来的光波前畸变,必须要实时地测量其对输出激光的畸变大小。由于目前的自适应光学系统大都是以哈特曼波前传感器为基础,为此我们利用哈特曼法对自由旋涡气动窗口对输出激光波前所带来的畸变效应进行了理论分析和实验测量,为动态实时地校正输出激光波前畸变提供实验方法和参考数据[6 ,7 ] 。