文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
激光核聚变系统大口径高精度反射镜镜架设计的研究
姓名:李晋泽
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:陈小安
20050301
重庆大学硕士学位论文中文摘要
摘要
大口径高精度反射镜主要应用于空间光学领域,其目的是提高空间光学仪器的
地面分辨率,其研究内容主要集中在如何减轻反射镜质量,提高反射镜的轻量化
率,同时又能减小反射镜镜面变形,保证所要求的光学性能。而其另一重要用途
是应用于惯性约束聚变领域,以提供高能激光传输通道,从而提高惯性约束聚变
的输出功率。
目前,国内外惯性约束聚变的研究都还处于实验室研究阶段,但其输出功率
量级不断提高,并取得了一系列重要的靶物理研究成果。在这个多种学科、多种
技术综合集成的系统中,光束传输过程长,转换级数多,以极高精度聚焦到微型
聚变靶丸上,瞄准精度超过 ″。因此对整个系统的机械结构有严格的要求,尤
其是对靶场系统的要求。靶场需多台大口径的伺服反射镜,既要保证激光传输过
程的的质量,而且要以不同的角度分布安放在桁架上,反射镜和桁架结构的稳定
性和调整精度都要满足秒级要求。因此,较小的波前畸变和精密调整的实现是 ICF
用大口径高精度反射镜设计中需要解决的两个关键技术问题。利用 CAD/CAE 软件,
通过建立几何模型、装配模型、有限元模型,对 ICF 用大口径高精度反射镜设计
中关键技术进行研究,并通过虚拟设计从理论上证明工程上的可行性,可以为工
程设计、制造提供指导。
本文研究的内容包括:①介绍了大口径高精度反射镜的应用和研究动态。②
对国内外 ICF 系统的现状和发展趋势作了简要介绍,并对某型 ICF 原型装置用阵
列腔镜和传输反射镜的工作特点和技术特点进行了分析。③对该系列反射镜支撑
方案进行了研究。反射镜采用单框架式、三点支撑调整结构实现两维角度调整,
以波前畸变为指标,应用 CAD/CAE 软件—I-DEAS10,通过优化设计和有限元分析,
确定了反射镜支撑方案、过渡框结构和高性价比的材料。④对过渡框结构进行了
轻量化方案的研究。⑤提出了一种新型精密调整结构。具有体积小、调整灵敏度
高、稳定性好、能有效避免调整中反射镜镜面调整中心和光束中心之间发生漂移
的特点,可供各种工作角度的反射镜进行精密微量调整。⑥通过采用虚拟设计对
调整机构和反射镜原型样机进行了设计。
关键词:大口径,高精度,反射镜,惯性约束聚变,有限元法
I
重庆大学硕士学位论文英文摘要
ABSTRACT
Large-aperture high-precision reflector is mainly used in the realm of space optics,
by it high discrimination of spatial optical instruments could be acquired. On itself the
studies mainly concentrate on two aspects:reducing the weight to gain some ultra
lightweight structures and controlling deformation of mirror’s surface for small
the same time, it is also applied to inertial confinement fusion (ICF)
system to provide transmission channels for high- energy laser, higher output power is
important to ICF system.
Nowadays, the study of ICF is done in the laboratory only, but its energy levels of
output power have been gradually increased, and made great progress on laser target
practice. In this system plex subjects and technology, the laser travels a long
distance, and alters its direction for many times, finally aiming at a small pellet target
with a high prec