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二维横向剪切干涉仪的研制及在气动光学中的应用

嵇芳  
【摘要】: 高能激光在产生、输出和传播等过程中会受到气流不同程度的影响,从而导致光束质量的下降,气动光学就是研究气流运动与电磁波相互作用的一门新兴交叉学科。而在气动光学的研究中,了解光束波前经各种扰动后的相位畸变对于研究激光束的传输特性、光学系统成像质量以及自适应光学的相位校正都有十分重要的意义。本文就相位畸变测量中波前传感器的选用,测量数据的处理等进行了研究;并利用二维横向平板剪切干涉仪测量了模拟湍流场的低速热喷流引起的激光传输相位畸变。 本文首先介绍了剪切干涉的基本原理,探讨了选用二维横向剪切干涉仪(LSI)作为波前传感器可以同时测得有序扰动和随机扰动的优越性,并设计了剪切干涉仪的基本参数。 其次,分析比较了干涉条纹的波前复原方法,提出了傅里叶变换方法实现单张干涉图获取相位差信息,再根据X、Y方向的相位差信息联立方程,应用泽尼克多项式拟合复原剪切条纹的方法,并且在程序中得以实现。 最后在不同的剪切量(S)下,利用研制的二维横向剪切干涉仪同步测量在X、Y两个方向的剪切干涉,得到低速热喷流引起的激光传输相位畸变实验的条纹干涉图,应用傅里叶变换和泽尼克多项式拟合的方法重建波面。


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