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高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法

张爽 秦华 杨开 刘珍

张爽, 秦华, 杨开, 刘珍. 高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1206005-1206005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206005
引用本文: 张爽, 秦华, 杨开, 刘珍. 高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1206005-1206005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206005
Zhang Shuang, Qin Hua, Yang Kai, Liu Zhen. Particle swarm optimization method for designing aspheric lens Gaussian beam shaping[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1206005-1206005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206005
Citation: Zhang Shuang, Qin Hua, Yang Kai, Liu Zhen. Particle swarm optimization method for designing aspheric lens Gaussian beam shaping[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1206005-1206005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206005

高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法

doi: 10.3788/IRLA201746.1206005
基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金(11404191);山东省自然科学基金(ZR2013FM007)

详细信息
    作者简介:

    张爽(1992-),女,硕士生,主要从事像差理论和光学设计方面的研究。Email:zfjqinh@163.com

  • 中图分类号: O435;O439

Particle swarm optimization method for designing aspheric lens Gaussian beam shaping

  • 摘要: 提出了一种设计激光光束整形系统的新方法粒子群优化算法。根据能量守恒定律,推导出光束整形系统中任意光线与入射面和出射面交点坐标之间的变换关系,并把用此变换关系得到的光线与出射面的交点坐标作为目标值。把追迹光线在输出面上的交点坐标与目标值差的绝对值作为光束整形系统的能量分布变换评价函数,把出射光线方向矢量的y分量绝对值作为准直评价函数,并将能量分布变换评价函数与准直评价函数的和作为光束整形变换系统的总评价函数,依此函数作为粒子群算法中的适应度函数,对适应度函数进行极小值操作,便可得到了一个既能把光强高斯分布转换为光强均匀分布,又能近似实现光束重新准直的非球面整形透镜系统。用这种方法设计了一个单非球面凹平透镜,可以把光强高斯分布、光斑半径30 mm的红光激光光束整形为光强均匀分布、光斑半径为36 mm的平顶光束,且准直出射。证明这种设计方法简单有效。