基于改進GS算法的COE設計信息處理系統(tǒng)研究.pdf

1、由于計算機光學元件在光束整形、光學圖像處理、光通信和光互連等領域，具有許多卓越的、傳統(tǒng)光學元件難以具備的技術優(yōu)勢和特點，計算機光學已發(fā)展成為現代光學技術領域最具活力、最有發(fā)展?jié)摿Φ那把貙W科分支。本論文研究了計算機光學元件的基本設計理論和優(yōu)化設計算法，開發(fā)了實現任意目標光束圖樣的計算機光學元件設計信息處理系統(tǒng)軟件。
　　首先，本論文對計算機光學元件的基本設計理論進行了分析，著重研究了標量衍射理論及其主要優(yōu)化設計算法。在目前相位恢復問

2、題領域最具代表性的GS算法基礎上，針對該算法對初始值敏感，易陷入局部最優(yōu)解等缺陷，引進不動點迭代法解非線性方程對迭代過程進行加速的思想，通過中間相位的替換，對GS算法進行了有效的改進，提出了一種基于GS算法的新算法，能夠明顯的優(yōu)化設計結果的整體性能，提高收斂速度，對初始值的敏感程度有所降低，在一定程度上避免了陷入局部最優(yōu)解。模擬設計的兩個實例表明，相對于GS算法，用改進算法進行設計，均方誤差分別減小了29.23％和20.63％，擬合系數

3、分別提高了0.65％和0.77％。
　　其次，本論文在改進算法的基礎上，利用面向對象和模塊化的設計方法，集成VC++和MATLAB開發(fā)出一套計算機光學元件設計信息處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有良好的集成應用環(huán)境，豐富的二、三維繪圖功能，且同時具備運行速度快、易于擴展和移植等特點。最主要的是該系統(tǒng)能夠實現任意目標圖樣的計算機光學元件的仿真設計，從而改進了傳統(tǒng)的計算機光學元件的設計一般只針對單一目標圖樣進行的不足，提供了一種重復性的、低成本的試