MATLAB实现基于GS迭代算法的环形均匀光场生成系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB编程实现Gerchberg-Saxton相位恢复算法，通过迭代优化将高斯光束整形为环形均匀分布的光场。系统计算出最优相位调制分布，实现高效的光束整形效果。

详 情 说 明

基于GS迭代算法的环形均匀光场生成系统

项目介绍

本项目基于Gerchberg-Saxton（GS）相位恢复算法，通过MATLAB编程实现对高斯光束的相位调制，将其重新整形为具有环形分布且光强均匀的输出光束。系统利用角谱传播理论和傅里叶光学技术，通过迭代优化计算最佳相位分布，使得输入的高斯光束经过相位调制后能够在目标平面上形成指定参数（半径、宽度）的均匀环形光场分布。

功能特性

• 高斯光束整形：将输入的基模高斯光束整形为环形均匀光场
• GS迭代优化：采用GS相位恢复算法进行迭代优化，确保环形光场的均匀性
• 参数可配置：支持波长、束腰半径、环形半径、环宽度、传播距离等参数的灵活设置
• 性能可视化：实时显示迭代过程中的光场演变和收敛情况
• 量化评估：提供环形均匀性误差、能量利用率等性能指标的量化分析

使用方法

1. 参数配置：在主程序入口区域设置输入光束参数、目标环形参数、算法参数和网格参数
2. 运行程序：执行主程序启动GS迭代优化过程
3. 结果查看：程序自动生成并显示以下输出结果：

- 优化后的相位分布图 - 目标平面上的光强分布图 - 迭代收敛曲线 - 性能指标报告

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：图像处理工具箱（Image Processing Toolbox）
• 硬件建议：4GB以上内存，支持矩阵运算的处理器

文件说明

主程序文件整合了系统全部核心功能，包括初始光场参数设置、目标光场分布计算、GS迭代优化循环执行、收敛误差实时监控、相位分布结果输出、以及最终光场分布的性能评估与可视化展示。该文件通过协调各功能模块，实现了从高斯光束到环形均匀光场的完整转换流程。