用于激光束整形的衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì).pdf

1、近年來,隨著光電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,激光的應(yīng)用領(lǐng)域日趨廣泛,對(duì)于光束整形的需求也日益擴(kuò)大。由于衍射光學(xué)元件(Diffractive Optical Elements,DOE)具有厚度薄,重量輕、易于復(fù)制等諸多優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為激光束整形領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。利用衍射光學(xué)元件進(jìn)行激光束整形的原理是基于光波的衍射理論,采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),并結(jié)合超大規(guī)模集成電路制作工藝,在基片上刻蝕產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)的臺(tái)階深度的浮雕結(jié)構(gòu)。
　　 本文詳細(xì)論述了

2、用于激光束整形的衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)方法,并針對(duì)高斯光束的整形進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。本文主要工作如下:
　　 首先,介紹了DOE設(shè)計(jì)所必需的理論基礎(chǔ),即標(biāo)量衍射理論,并給出了DOE的設(shè)計(jì)原理以及評(píng)價(jià)DOE性能的評(píng)價(jià)函數(shù)。詳細(xì)地闡述了如何利用GS算法、模擬退火算法和遺傳算法來設(shè)計(jì)DOE,并對(duì)于將入射的平行光束整形成人字形圖案的問題,比較了三種方法設(shè)計(jì)得到的結(jié)果,并通過光學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較。提出了一種混合遺傳迭代爬山算法,

3、將遺傳算法和迭代量化傅里葉變換算法結(jié)合起來,直接設(shè)計(jì)量化的DOE,并與GS算法進(jìn)行了比較。
　　 其次,編寫了相應(yīng)的衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)的程序,針對(duì)夫瑯禾費(fèi)衍射系統(tǒng),進(jìn)行了高斯光束的整形實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象,給出了理論分析。對(duì)于菲涅爾衍射系統(tǒng),由于衍射的計(jì)算機(jī)計(jì)算有三種抽樣方法,分別用三種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行光束整形實(shí)驗(yàn),并比較了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　 最后,鑒于傳統(tǒng)的光束整形技術(shù)只有一種光強(qiáng)的輸出,而在光鑷子和彩色圖像等應(yīng)