基于动力学仿真的激光器平台稳定性设计改进
2020-08-07胡杰
装备环境工程 2020年7期
胡杰
(1.中国工程物理研究院总体工程研究所,四川 绵阳 621999;2.工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室,四川 绵阳 621999)
激光自诞生以来,在工程中得到了广泛的应用,其传输、测量、瞄准应用过程中的稳定性问题是影响其精度的重要因素,也是工程中关注的重点。
影响激光器传输稳定性的因素有很多[1-3],大体上可分为两个方面:一是激光自身,如波长不稳定和光强不稳定;另一方面则是其安装平台的结构稳定性。文中讨论的是后者,主要考虑的是在外载荷作用下安装平台的位移变形对光学器件稳定性的影响,如安装平台的变形会导致激光器输出功率大小出现不同程度的变化[4]。此外,在测量和瞄准等过程中,还会引起光学元件的漂移误差等[5-6],严重影响精度。在我国ICF等大型光机装置中,稳定性设计尤为重要。
在实际工程应用中,此类光学平台在设计阶段就需要通过数值模拟进行仿真,对稳定性进行评估。静载荷(如过载、温度)作用下,结构的变形是稳定的,对安装平台的稳定性评估也容易实现。如杨彬等[7]采用有限元方法模拟了不同螺栓预紧力作用下安装板的变形情况。在动态载荷作用下,结构的位移响应也是动态的,其稳定性分析相对较为复杂。张军伟等[8]针对某激光原型装置,假设了每个光学元件对靶点定位影响符合高斯随机分布,对光学元件的稳定性指标进行了分配。谢娜等[9]基于有限元数值模拟,分析了ICF装置中某腔镜组件的随机振动响应,获得了反射镜的动态转角。……
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