基于模擬退火算法下多位相型達曼光柵分束器的設計

史 發，蔡榮立

(西安工業大學 光電工程學院，西安 710021)

0 引言

Dammann(達曼)光柵[1]是一種具有特殊孔徑函數的衍射結構，可以用于在夫瑯禾費衍射下產生均勻點陣或線陣的結構光的衍射元器件。對其的應用也非常廣泛，在三維測量中，相比于傳統投影結構光，具有衍射效率高、均勻性高與結構光參數易控制等優點[2]，是目前最有效的分束器件，因此受到了廣泛學者們的認可。

針對光柵的應用需求，多數學者們對其進行了更深一步的研究，如最早上海光機所[3]研制出64×64點陣的達曼光柵，J.Jia課題組與周常河課題組[4-7]，對其的設計優化、加工制作與應用都展開了更詳細的說明。從現有研究結果中發現，多數研究都是基于光柵的突變點坐標，利用模擬退火算法對其進行不斷的優化[8-9]，設計出來的結果都是二值振幅型或二值位相型，缺少對每個結構的相位值進行優化設計，優化設計后對于衍射型光柵來說，衍射效率會更高。

針對上述問題，提出了一種基于模擬退火算法下多位相型達曼光柵分束器的設計方法。在傳統二值振幅型達曼光柵的基礎上，將其作為初始結構，采用模擬退火算法對相位結構進行離散、調制后，通過控制評價函數來對最優的設計結果進行評判。為了驗證所提算法的有效性，通過軟件對9×9點陣的Dammann光柵的相位結構進行仿真分析，最后對所計算出來的相位結構進行實驗驗證測試。結果表明，與傳統的Dammann光柵設計方法相比，所提方法具有優越性與有效性，為實際應用中三維測量結構光的產生提供了理論基礎。……