MATLAB实现基于GS算法的二元光学设计与达曼光栅仿真系统

资 源 简 介

本项目采用MATLAB实现了Gerchberg-Saxton(GS)迭代傅里叶变换算法，完成光束波前整形与光场调控。系统包含二元光学设计核心模块，支持达曼光栅的完整仿真流程，为光学器件设计提供高效计算工具。

详 情 说 明

基于GS算法的二元光学设计与达曼光栅仿真系统

项目介绍

本项目实现二元光学设计中的核心算法与器件仿真，主要包含两大功能模块：GS（Gerchberg-Saxton）算法实现模块和达曼光栅设计模块。系统通过迭代傅里叶变换实现光束波前整形，将输入光束分布转换为期望的输出光场分布，并能够生成可实现均匀分束的二元相位光栅。系统提供可视化界面展示光场传播过程、相位分布和光强分布结果。

功能特性

• GS算法波前整形：通过迭代傅里叶变换实现光束相位优化
• 多参数支持：支持自定义迭代次数、收敛阈值等算法参数
• 达曼光栅设计：生成不同分束比（1×2, 1×4, 1×8等）的二元相位光栅
• 可视化展示：实时显示光场传播过程、相位分布和光强分布
• 性能评估：提供衍射效率、均匀性误差等量化性能指标
• 收敛分析：展示迭代过程中的误差变化曲线

使用方法

GS算法模块

1. 设置初始光场参数：输入光束的振幅分布（矩阵形式）
2. 设置目标光场参数：期望输出光束的振幅分布（矩阵形式）
3. 配置算法参数：迭代次数、收敛阈值
4. 运行算法获取优化相位分布和光场重建结果

达曼光栅模块

1. 设置光栅参数：分束数目、光栅周期、相位阶数
2. 生成达曼光栅相位图
3. 查看衍射效率和均匀性误差等性能指标

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 图像处理工具箱
• 信号处理工具箱
• 至少4GB内存
• 支持矩阵运算的CPU

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制逻辑，包含用户界面初始化、参数输入处理、算法调度执行等功能。具体负责GS算法迭代过程的控制、达曼光栅设计算法的调用、计算结果的可视化展示以及性能指标的计算与输出。该文件整合了所有功能模块，为用户提供完整的二元光学设计与仿真解决方案。