张天宁，周望威，吕剑锋，陈 星

(浙江大学 物理学系，浙江 杭州 310027)

衍射图形的新型光阑设计和再现实验

张天宁，周望威，吕剑锋，陈 星

(浙江大学 物理学系，浙江 杭州 310027)

用蒙特卡洛和贪心两者结合混合算法，根据光阑和入射光束波长设计出相应的光阑求解出衍射图案. 在菲涅耳衍射的情形下，对目标图案设计了动态实验仿真窗口，通过加入蒙特卡洛退火元素的混合算法对目标图案进行反演计算,得到光阑编码图像，用扩束准直光路系统实验验证了设计正确性.

光阑;菲涅耳衍射;蒙特卡洛算法;贪心算法

假如光阑的形状和入射光束的波长已知，可以求解衍射图案，但是其逆过程，需要进行反演计算[1]，在理论上比较困难. 虽然在菲涅耳衍射的情形下，可以利用贪心算法通过多次迭代得到期望的简单衍射图案[1-2]，但对分辨率较高较为复杂衍射图案，进行多次迭代，运算时间很长，实时再现较差. 本设计方案加入蒙特卡洛退火的元素，用蒙特卡洛和贪心两者结合的混合算法对于所期望得到的衍射图案进行反演计算[3]，并建立了参量修改图形用户界面(GUI)动态的实验仿真窗口，界面窗口包含目标图案、距离与分辨率等参量的修改、数值模拟结果和设计好的光阑. 此光阑可加载在空间光调制器LC-SLM上，通过扩束准直光学系统输出衍射图案进行验证，证明此光阑设计方法可行.

1 菲涅耳衍射数值算法

E2(x2,y2,z)= eikziλz∬sE1(x1,y2)exp {ik2z[(x1-

x2)2+(y1-y2)2]},

(1)

式中，E1(x1,y1)，E2(x2,y2,z)为物平面和观测平面的光波复振幅，z为……