基于改进GS算法的衍射光学光束整形元件的设计

利用不动点迭代法解非线性方程以加速迭代过程的思想对 GS 算法进行了改进,用改进的 GS 算法设计了将高斯光束整形为两束圆形光束的16台阶衍射光学元件.模拟结果表明,相对于 GS 算法,用改进的算法设计出的衍射光学光束整形元件,均方误差(SSE)减少了33.05%,拟和系数(η)提高了0.68%,优化了整形光束的性能质量;同时该算法能减小 GS 算法对迭代初值的依赖性,促使 GS 算法跳出陷入局部最优解的困境.

基于气炮弹测速的单光源三光幕研究

随着气体炮中弹丸加载速率及其测试精度的不断提高,对激光测试系统的光幕光能分布均匀性和平行性的要求越来越高。采用衍射光学元件(DOE)将激光束整形为线状均匀光束,利用菲涅尔透镜形成均匀平行光幕,经过1/3分光镜、半透半反镜和全反射镜,实现高度平行的一体化单光源三光幕。利用改进GS(Gale-Shapley)算法设计DOE元件得到线状分布光束,实验测试其均匀度为83.7%;对三光幕的平行性进行测试,得到最大偏差为0.279 mrad。该单光源三光幕系统可满足超高速气炮弹测速时对光幕灵敏度及测速精度的需求。

基于GS加权改进算法的相位恢复

阐述了GS算法用于相位恢复的原理,并对算法的应用范围进行了扩展,不再局限于已知光瞳面和焦平面光强的情况。仿真中,选取了光束自由传输的两个垂轴截面,利用光强分布,采用了GS迭代算法对常见的几种波前畸变进行了恢复。针对相位恢复中GS算法收敛速度慢和精度低的问题,提出了迭代过程中,在光束输入端和输出端分别进行加权改进,给出了加权系数取值范围。仿真结果表明,这种改进有利于算法跳出局部极值,在加权值取1.2时,针对象散像差的恢复中,速度和精度提高了2倍左右,对一些其它常见像差的恢复精度也有所提高。

透射式计算机光学元件的改进算法

由于GS算法的相位初始值的选择对元件设计有影响,因此利用倒退波来设定相位初始值的改进方法,可以在一定程度上克服GS算法的缺陷。计算机模拟计算结果表明,该方法设计的透射式元件不仅可以用于光波的不同波段(可见光或红外),提高了精度,而且可对较复杂的图样进行设计。

GS算法设计计算机光学元件的一种改进

通过间断地进行相位替换,在GS算法的基础上提出了一种改进算法。用改进的算法对计算机光学元件(COE)进行了设计。计算结果表明,相对于GS算法,改进的算法对初始值的选取更不敏感,能在更广泛的解空间内搜寻更优的解,具有更高的收敛效率。

大口径束匀滑元件相位结构高精度测量方法

为了满足惯性约束聚变对制作的大口径束匀滑元件误差检测的要求,针对现有的检测手段的不足,引入基于旋转差异的相位恢复技术,通过对旋转的相位板在不同位置时频谱面光强的测量,在迭代中对实际输入光场用圆形光阑进行修正,从而对待测元件进行高精度的恢复.仿真实验结果表明:检测结果精度较高,跟利用传统的GS相位恢复算法相比,在精度上提高了两个数量级.未来的研究将进一步着重于优化测量参数,在进一步的实验中提高此方法的可靠性和处理速度.