光學(xué)空間模式變換器的算法研究與軟件設(shè)計.pdf

1、在電磁波的各個波段，人們通常需要根據(jù)不同的實際需求進行模式的轉(zhuǎn)換，而利用計算機光學(xué)元件來實現(xiàn)這一功能則是一種十分行之有效的方法。近年來的大量文獻表明，計算機光學(xué)元件已經(jīng)可以應(yīng)用于光波、微波及毫米波波段中的模式變換，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文立足于光波波段，設(shè)計出以計算機光學(xué)元件設(shè)計思想為基礎(chǔ)的光學(xué)空間模式變換器，實現(xiàn)對光束模式的轉(zhuǎn)換。主要包括元件的理論分析，軟件設(shè)計及相關(guān)實驗驗證。 本文首先對計算機光學(xué)元件的基本設(shè)計理論進行了詳細

2、分析，著重研究了標量理論和幾種大規(guī)模優(yōu)化算法，比較了GS(Gerchberg-Saxton)算法、楊-顧相位恢復(fù)算法、遺傳算法以及模擬退火算法的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，利用遺傳算法對傳統(tǒng)GS算法進行了改進，提出一種基于遺傳算法和GS算法相混合的光學(xué)空間模式變換器設(shè)計的新方法，從而有效地改進了GS算法的不足。 在所提出算法的基礎(chǔ)上，本文利用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，開發(fā)出基于C++語言的光學(xué)空間模式變換器計算機仿真軟件。該軟件能夠方便地實現(xiàn)

3、對任意目標圖像的元件仿真設(shè)計，克服了傳統(tǒng)MATLAB仿真程序解釋執(zhí)行所導(dǎo)致的運行速度慢、程序重用性差、用戶界面不友好等缺點。在軟件設(shè)計過程中，利用統(tǒng)一建模語言UML對系統(tǒng)進行了總體分析，具有可重用的特點。文章設(shè)計了能夠?qū)⒏咚构馐D(zhuǎn)變?yōu)樽帜感?、具有特殊圖案的形狀以及多個目標圖像的光學(xué)模式變換器，模擬結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相符合。 文中對上述設(shè)計理論得到的模擬結(jié)果進行了分析，得出具有一定參考價值的結(jié)論，對今后的計算機光學(xué)元件設(shè)計具有指導(dǎo)性意