【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，属于相位全息图计算。
技术介绍
1、衍射光学元件(diffractive optical element,doe)是指基于光波衍射理论，利用计算机辅助设计，并用超大规模集成电路制作工艺，在片基上刻蚀产生两个或多个台阶深度的浮雕结构，形成纯相位同轴再现，具有极高衍射效率的一类光学元件。激光分束器是一类典型的衍射光学元件，可将一束载有信息的光变成多束载有同一信息的光束，充分发挥了光信息高速并行处理的优势，如光互联、光并行计算、光多重成像、多通道读写等，可用于光通信、光存储、光计算、图像处理等领域，成为衍射光学领域研究的热点。越来越多的领域包括结构光投影和全息显示等领域需要大角度的分束器，例如实际运用中需要利用机载激光扫描雷达做一个大范围激光扫描时，就要用到可以实现大角度分束的激光分束器。除了大角度和较高的衍射效率，重构光场质量低(即衍射光斑光强均匀性低)一直是限制基于空间光调制器波前调制和实时光场重构的主要问题。为获得高质量大角度的重构光场，研究者提出了各种迭代算法，例如gs算法，aa算法，wgs算法，瑞利-索末菲衍射积分算法。这些算法通过引入相关参数参与迭代，进而提高重建光场的质量。
2、gs算法编程简单且收敛速度快，广泛应用于doe的设计中。但是gs算法对初始相位非常敏感，极易陷入局域最小值。自适应加法算法(adaptive-additive,aa)是一种较为典型的改进gs算法，其继承了gs算法编程简单、迭代速度快等优点，在doe设计领域具有巨大的
技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法。
2、术语解释：
3、1、信号区，请解释下；信号区就是要获取的目标区域，即想要整形成的结果图像所在位置；
4、2、理想衍射效率，请解释下；理想衍射效率是理论计算下的衍射效率；
5、3、理想均匀性误差，请解释下；理想均匀性误差是理论计算下的目标区域的光强值起伏大小。
6、本专利技术的技术方案为：
7、一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，如图1所示，包括：
8、设置输入面和输出面的参数，包括：波长λ、衍射级次q、衍射全角θ(如图2)、信号区像素点数nn、迭代次数c、理想衍射效率ηgoal＝0.85、理想均匀性误差σgoal＝0.001、均匀性误差σ(c)(初始值设置为1)；输入面是doe平面，输出面是信号区和噪声区的和，是指衍射光经过一段距离后所形成的平面；
9、初始相位为随机产生的二维矩阵，二维矩阵的每个元素的取值范围为0～2π，根据doe的最大衍射角度，确定doe的采样间隔dx；本专利技术引入了衍射角和doe最小分辨率的关系，可以很方便的设计大角度衍射分束器件。
10、进行如下迭代循环操作：
11、输入面光场其中，是来自初始阶段输入的相位值或上一次迭代循环的输出值，a是高斯光束振幅；i是虚数单位，是数学量；
12、对输入面光场进行傅里叶变换得到输出面光场uout，傅里叶变换是matlab软件中内置的函数，软件中显示为fft2，只需要调用软件内置函数，便可进行计算得到输出面光场uout，无需另外编程。计算衍射效率η和均匀性误差σ(c)；
13、如果均匀性误差的值小于理想均匀性误差的值，则终止上述迭代循环操作；否则，判断上次迭代循环操作所得均匀性误差值与本次迭代循环操作所得的均匀性误差值的差是否大于10-5；如果上次迭代循环操作所得均匀性误差值与本次迭代循环操作所得的均匀性误差值的差大于10-5，那么理想衍射效率减去0.001；否则，终止上述迭代循环操作；
14、将原输出面光场uout替换为新的输出面光场ut，ut是ηgoal、η与uout的函数，信号区(如图3)内外相位均保持不变，即angle(ut)＝angle(uout)，angle()用于求解复数的辐角的函数；angle()是matlab软件中内置的函数；
15、输出面光场ut经傅里叶逆变换传到输入面，生成新的输入面光场，保留该输入面的相位作为分束器的相位，这样反复迭代直到得到目标结果。
16、根据本专利技术优选的，根据doe的最大衍射角度，确定doe的采样间隔dx＝λ/2·tan(θ/2)。
17、根据本专利技术优选的，计算衍射效率η＝∑is/∑i；is是指信号区的每个点的光强，因为是数值计算，因此数值模拟中，进行了离散化，所以后面又进行了求和，s是指信号区，i是指整个输出面的所有离散点的光强，对其全部求和。
18、根据本专利技术优选的，计算均匀性误差σ(c)＝[max(is)-min(is)]/[max(is)+min(is)]；max(is)、min(is)分别是指信号区的所有离散点的光强的最大值、最小值。max()、min()是matlab软件中内置的求接最大值和最小值的函数。
19、根据本专利技术优选的，ut是ηgoal、η与uout的函数，如下所示：
20、
21、是指经过傅里叶变换后整个输出面的产生的新的相位分布，是整个输出面的，输出面包括s和n，s代表信号区，n代表噪声区。
22、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法的步骤。
23、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法的步骤。
24、本专利技术的有益效果为：
25、1、本专利技术提到的方法涉及传统gs算法的快速迭代特点，简单快速的进行数值迭代，没有过多的参数参与循环，也没有逐点计算的耗时问题，优于逐点积分的索末菲衍射积分算法。
26、2、本专利技术doe的最小分辨率由衍射角度决定，引入了衍射角和doe最小分辨率的关系，在满足衍射角条件的情况下，可以实现大角度点阵设计。
27、3、本专利技术迭本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，根据DOE的最大衍射角度，确定DOE的采样间隔dx＝λ/2·tan(θ/2)。
3.根据权利要求1所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，计算衍射效率η＝∑IS/∑I；IS是指信号区的每个点的光强，s是指信号区，I是指整个输出面的所有离散点的光强。
4.根据权利要求1所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，计算均匀性误差σ(c)＝[max(Is)-min(Is)]/[max(IS)+min(IS)]；max(Is)、min(Is)分别是指信号区的所有离散点的光强的最大值、最小值。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，Ut是ηgoal、η与Uout的函数，如下所示：
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述的具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，根据doe的最大衍射角度，确定doe的采样间隔dx＝λ/2·tan(θ/2)。
3.根据权利要求1所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，计算衍射效率η＝∑is/∑i；is是指信号区的每个点的光强，s是指信号区，i是指整个输出面的所有离散点的光强。
4.根据权利要求1所述的一种具有简单快速生成高均匀性和大角度特点的点阵生成方法，其特征在于，计算均匀性误差σ(c)＝[max(is)-min(is)]/[max(is)+...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。