激光空间合束主镜优化设计与分析

• 作者: 刘扬 刘立生 汤伟 邵俊峰 郭劲
• 来源期刊: 中国光学
• 学科: 工学
• 关键词: 大功率激光 空间合束 主镜 激光热畸变 轻量化设计
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 原创文章
• 页码范围: 442-450
• 页数: 9页
• 分类号: TN244
• 字数: 4891字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CO.2019-0161

摘要

本文对激光空间合束主镜进行优化设计与分析,以抑制强激光空间合束系统主镜热畸变,提高主镜面形精度.首先,对比分析了选择不同材料作为主镜基底的优缺点,从理论上初步确定了主镜材料、镜体厚度、支撑方式和轻量化结构形式;然后,利用有限元方法对空间合束主镜进行了热畸变分析,并结合热畸变结果对镜体结构形式进行拓扑优化设计;最后,对主镜进行重力、环境适应性和基频分析,验证设计的合理性.分析结果表明:6光合束主镜在单束10 kW激光辐照下,随着辐照时间的增加,镜面温升值和P-V值逐渐增大;辐照3 min后初设计主镜表面温度达83.4℃,P-V值为155 nm,受镜体结构影响,辐照区内热畸变值不一致,差值约占镜面P-V值的1/6;为改善热畸变的不一致性,提高镜体强度,对主镜进行拓扑优化设计,优化后主镜轻量化达54.5％,辐照区热畸变一致性好,镜面热畸变量减小了近1/3;不同俯仰姿态下,主镜重力变形值基本相同,不足10 nm;环境温度的改变会引起主镜的镜面畸变和平移,稳态温差值越大,主镜面形P-V值和镜面平移量越大;模态分析显示主镜基频满足系统要求.本文研究结果将对激光空间合束系统的设计提供依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘扬	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	115	1133	16.0	30.0
2	邵俊峰	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	18	66	5.0	7.0
4	汤伟	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	10	32	3.0	5.0
6	刘立生	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所	7	29	2.0	5.0