搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种基于角谱理论的改进型相位恢复迭代算法

刘宏展 纪越峰

一种基于角谱理论的改进型相位恢复迭代算法

刘宏展, 纪越峰
PDF
导出引用
导出核心图
  • 进行星间激光通信的光学发射天线光束整形器设计时, 首要解决的问题是根据输入光场及理想的输出光场, 确定整形器的相位分布, 其核心就是相位恢复. 基于角谱传播理论, 在传统 Gerchberg-Saxton (G-S)迭代算法的基础上, 提出了一种幅度梯度加成迭代算法, 给出了算法的详细流程与分析. 与G-S相比, 新算法利用迭代过程, 构建光场幅度反馈回路, 利用梯度搜索最佳迭代路径, 两者的联合作用加速其迭代收敛进程. 数值仿真表明, 新算法的单位迭代次数所引起迭代误差下降的速度是G-S算法的1.7倍, 其收敛速度明显优于G-S算法; 对不同的随机初始相位, 新算法都能进行有效迭代, 表现出适应性强, 且收敛一致性好的优点. 幅度梯度加成迭代算法为复杂光场的高效相位恢复提供了一种新思路, 为设计各种衍射光学元件提供了技术支持.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB315705)、国家高技术研究发展计划 (批准号: 2011AA010306) 和中国博士后基金(批准号: 20100470257) 资助的课题.
    [1]

    Huang L X, Yao X, Cai D M, Guo Y K, Yao J, Gao F H 2010 Chin. J. Laser. 37 1218 (in Chinese) [黄利新, 姚新, 蔡冬梅, 郭永康, 姚军, 高福华 2010 中国激光 37 1218]

    [2]

    Yu J J, Tan L Y, Ma J, Han Q Q, Yang Y Q, Li M 2009 Chin. J. Laser. 36 581 (in Chinese) [俞建杰, 谭立英, 马晶, 韩琦琦, 杨玉强, 李密 2009 中国激光 36 581]

    [3]

    Wu R,Hua N, Zhang X B, Cao G W, Zhao D F, Zhou S L 2012 Acta Phys. Sin. 61 224202 (in Chinese) [邬融, 华能, 张晓波, 曹国威, 赵东峰, 周申蕾 2012 物理学报 61 224202]

    [4]

    Yu B, Peng X, Tian J D, Niu H B 2005 Acta Phys. Sin. 54 2034 (in Chinese) [于斌, 彭翔, 田劲东, 牛憨笨 2005 物理学报 54 2034

    [5]

    Deng X P, Zhao D M 2011 Appl. Opt. 50 6019

    [6]

    Gerchberg R W, Saxton W O 1972 Optik 35 237

    [7]

    Fienup J R 1982 Appl. Opt. 21 2758

    [8]

    Lu Y, Li Q, Dong Y H, Gao H D, Ma Z G 2001 J. Opt. Laser 12 365 (in Chinese) [鲁建业, 李琦, 董蕴华, 高惠德, 马祖光 2001 光电子激光 12 365]

    [9]

    Fang L, Ye Y T, Wu Y F, Lu J J, Yang X M, Cheng Z Q Opt 2006 Opt. El. Eng. 33 42 (in Chinese) [方亮, 叶玉堂, 吴云峰, 陆佳佳, 杨先明, 成志强 2006 光电工程 33 42]

    [10]

    Li S L, Li H T, Yang X J 2008 J. Appl. Opt. 29 758 (in Chinese) [李社蕾, 李海涛, 杨喜娟 2008 应用光学 29 758]

    [11]

    Yang G Z, Gu B Y 1981 Acta Phys. Sin. 30 410 (in Chinese) [杨国桢, 顾本源 1981 物理学报 30 410]

    [12]

    Goodman J W 1996 Introduction to Fourier Optics (2nd EdN.) (New York: McGraw-Hill) p55

    [13]

    Li J C 2009 Acta Opt. Sin. 29 1163 (in Chinese) [李俊昌 2009 光学学报 29 1163]

    [14]

    Biggs D S C, Andrews M 1997 Appl. Opt. 36 1766

    [15]

    Wen C L, Ji J R, Dou W H, Song Y S 2010 Acta Opt. Sin. 30 2473 (in Chinese) [温昌礼, 季家镕, 窦文华, 宋艳生 2010 光学学报 30 2473]

    [16]

    Deng X G, Li Y P, Qiu Y, Fan D Y 1995 Chin. J. Laser B 4 447

  • [1]

    Huang L X, Yao X, Cai D M, Guo Y K, Yao J, Gao F H 2010 Chin. J. Laser. 37 1218 (in Chinese) [黄利新, 姚新, 蔡冬梅, 郭永康, 姚军, 高福华 2010 中国激光 37 1218]

    [2]

    Yu J J, Tan L Y, Ma J, Han Q Q, Yang Y Q, Li M 2009 Chin. J. Laser. 36 581 (in Chinese) [俞建杰, 谭立英, 马晶, 韩琦琦, 杨玉强, 李密 2009 中国激光 36 581]

    [3]

    Wu R,Hua N, Zhang X B, Cao G W, Zhao D F, Zhou S L 2012 Acta Phys. Sin. 61 224202 (in Chinese) [邬融, 华能, 张晓波, 曹国威, 赵东峰, 周申蕾 2012 物理学报 61 224202]

    [4]

    Yu B, Peng X, Tian J D, Niu H B 2005 Acta Phys. Sin. 54 2034 (in Chinese) [于斌, 彭翔, 田劲东, 牛憨笨 2005 物理学报 54 2034

    [5]

    Deng X P, Zhao D M 2011 Appl. Opt. 50 6019

    [6]

    Gerchberg R W, Saxton W O 1972 Optik 35 237

    [7]

    Fienup J R 1982 Appl. Opt. 21 2758

    [8]

    Lu Y, Li Q, Dong Y H, Gao H D, Ma Z G 2001 J. Opt. Laser 12 365 (in Chinese) [鲁建业, 李琦, 董蕴华, 高惠德, 马祖光 2001 光电子激光 12 365]

    [9]

    Fang L, Ye Y T, Wu Y F, Lu J J, Yang X M, Cheng Z Q Opt 2006 Opt. El. Eng. 33 42 (in Chinese) [方亮, 叶玉堂, 吴云峰, 陆佳佳, 杨先明, 成志强 2006 光电工程 33 42]

    [10]

    Li S L, Li H T, Yang X J 2008 J. Appl. Opt. 29 758 (in Chinese) [李社蕾, 李海涛, 杨喜娟 2008 应用光学 29 758]

    [11]

    Yang G Z, Gu B Y 1981 Acta Phys. Sin. 30 410 (in Chinese) [杨国桢, 顾本源 1981 物理学报 30 410]

    [12]

    Goodman J W 1996 Introduction to Fourier Optics (2nd EdN.) (New York: McGraw-Hill) p55

    [13]

    Li J C 2009 Acta Opt. Sin. 29 1163 (in Chinese) [李俊昌 2009 光学学报 29 1163]

    [14]

    Biggs D S C, Andrews M 1997 Appl. Opt. 36 1766

    [15]

    Wen C L, Ji J R, Dou W H, Song Y S 2010 Acta Opt. Sin. 30 2473 (in Chinese) [温昌礼, 季家镕, 窦文华, 宋艳生 2010 光学学报 30 2473]

    [16]

    Deng X G, Li Y P, Qiu Y, Fan D Y 1995 Chin. J. Laser B 4 447

  • [1] 吴雨明, 丁霄, 王任, 王秉中. 基于等效介质原理的宽角超材料吸波体的理论分析. 物理学报, 2020, 69(5): 054202. doi: 10.7498/aps.69.20191732
    [2] 庄志本, 李军, 刘静漪, 陈世强. 基于新的五维多环多翼超混沌系统的图像加密算法. 物理学报, 2020, 69(4): 040502. doi: 10.7498/aps.69.20191342
    [3] 朱存远, 李朝刚, 方泉, 汪茂胜, 彭雪城, 黄万霞. 用久期微绕理论将弹簧振子模型退化为耦合模理论. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191505
    [4] 白家豪, 郭建刚. 石墨烯/柔性基底复合结构双向界面切应力传递问题的理论研究. 物理学报, 2020, 69(5): 056201. doi: 10.7498/aps.69.20191730
    [5] 黄永峰, 曹怀信, 王文华. 共轭线性对称性及其对\begin{document}$ {\mathcal{P}}{\mathcal{T}} $\end{document}-对称量子理论的应用. 物理学报, 2020, 69(3): 030301. doi: 10.7498/aps.69.20191173
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1092
  • PDF下载量:  1106
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-20
  • 修回日期:  2013-01-29
  • 刊出日期:  2013-06-05

一种基于角谱理论的改进型相位恢复迭代算法

  • 1. 北京邮电大学, 信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876;
  • 2. 华南师范大学, 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广州 510006
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB315705)、国家高技术研究发展计划 (批准号: 2011AA010306) 和中国博士后基金(批准号: 20100470257) 资助的课题.

摘要: 进行星间激光通信的光学发射天线光束整形器设计时, 首要解决的问题是根据输入光场及理想的输出光场, 确定整形器的相位分布, 其核心就是相位恢复. 基于角谱传播理论, 在传统 Gerchberg-Saxton (G-S)迭代算法的基础上, 提出了一种幅度梯度加成迭代算法, 给出了算法的详细流程与分析. 与G-S相比, 新算法利用迭代过程, 构建光场幅度反馈回路, 利用梯度搜索最佳迭代路径, 两者的联合作用加速其迭代收敛进程. 数值仿真表明, 新算法的单位迭代次数所引起迭代误差下降的速度是G-S算法的1.7倍, 其收敛速度明显优于G-S算法; 对不同的随机初始相位, 新算法都能进行有效迭代, 表现出适应性强, 且收敛一致性好的优点. 幅度梯度加成迭代算法为复杂光场的高效相位恢复提供了一种新思路, 为设计各种衍射光学元件提供了技术支持.

English Abstract

参考文献 (16)

目录

    /

    返回文章
    返回