[发明专利]基于基因算法的自由曲面透镜设计方法

摘要

本发明提供一种基于基因遗传算法的自由曲面透镜设计方法，用于设计自由曲面透镜，实现对光强空间分布的整形，以满足如激光喷丸、均匀照明等方面的需求。该算法收敛稳定，计算得出的自由曲面面型光滑连续，利于加工，而且本发明得到的透射式自由曲面镜具有很高的光学损伤阈值。

主权项

1.一种基于基因算法的自由曲面透镜设计方法，其特征在于，所述基于基因算法的自由曲面透镜设计方法基于任意入射强度分布的入射光束，至少包括以下步骤：/n步骤S1：提供自由曲面透镜位相的父辈解集，所述父辈解集包括一组随机焦距标准透镜的等效相位，所述父辈解集中个体的数量设定为A；/n步骤S2：从所述父辈解集中任意选取两个个体进行交叉操作，生成新一代种群，所述新一代种群中个体的数量设定为B，其中B>A；所述交叉操作满足如下关系式：/n /n其中，为第n代种群对应的自由曲面透镜位相，及为从所述父辈解集中随机选出的两个个体，是对第n代种群中各个体随机生成的值域从0到1的连续函数；/n步骤S3：计算激光光束经过所述新一代种群中各个体对应的自由曲面透镜的输出光强分布，输出光强分布满足如下关系式：/n /n其中，为入射位置的坐标，为目标位置的坐标，为光束在入射位置的复振幅分布，为第n代种群中各个体所对应的出射位置的复振幅分布，为第n代种群对应的自由曲面透镜位相，为激光波矢，为激光的传播距离；/n步骤S4：基于各输出光强分布和目标激光强度分布分别计算所述新一代种群中各个体的适应度，得到各代种群的适应函数；/n步骤S5：若所述新一代种群中各个体的适应度叠加后得到提升，则选取所述新一代种群中适应度最好的A个个体作为新一代父辈解集，并返回步骤S2进行下一次循环；若所述新一代种群中各个体的适应度叠加后不再提升，则结束循环；/n步骤S6：循环结束后，以最新一代父辈解集确定自由曲面透镜位相，满足：，其中，为激光波矢，为透镜的折射率，为自由曲面在(x,y)坐标处的表面高度。/n