MATLAB等光强光点阵列发生器的设计(2)
光点阵列发生器是指能将入射光分割成阵列微光束的光学器件，这种器件充分体现了光学处理的并行，高速性，可以实现多通道互联，光功率分配等许多功能。这里我们提到的等光强的阵列发生器，也就是要求衍射强度分布均匀，即在一定区域内衍射强度不会随随衍射级次而变化，我们可以利用光栅衍射原理来实现。在这里我们可以借鉴达曼提出的方法：用二元位相计算全息方法来实现等光强分束，这种光栅（达曼光栅）可以将入射光分束成均匀一文或二文的等光强阵列[2]。所设计出的光栅的特点是通光口径大、条纹不等间距、最小尺寸接近于仪器的精度 [3]。
光阵列发生器可以用在成像系统中, 能够产生一组相应像阵列,它的产生让原本成像系统中一一对应的输入输出关系变成一对多的输入输出关系。实现光学系统多通道快速计算以及并行处理, 系统可以处理的信息量得到了提高[2]。在光传感、光通信，激光束的叠加，激光微加工等诸多领域，需要把单一信号输出转化为多信号输出的情况非常常见，都不免需要用到光阵列发生器，它的重要性是不言而喻的，对它进行研究自然也是非常有意义的。
1.1.2 国内外发展现状及未来发展趋势
1.2 本文工作
本文的主要工作如下：
（1）研究光点阵列发生器相关理论，分析夫朗和费衍射的衍射以及菲涅尔衍射的基础对比传统光学元件设计，讨论两者的异同处与优劣性。
（2）以标量衍射理论为基础，分析光阵列发生器的结构与要求，选定初步设计方法，构建理论模型，计算出二元位相光栅衍射场分布函数，为编程打下基础。
（3）使用MATLAB软件，编写光栅的结构参数计算程序，选用合适的优化算法，通过该程序得出所需要的记过结果，并改变参数，得出多组数据，对于不同精度的光点阵列以及不同光栅突变点数发生器参数，进行分析和讨论。对得出的结果进行仿真运算，以图像表示出来，并验证得出的参数的正确性，完善程序。
（4）简要介绍现今常用的光阵列发生器的制作流程及方法。简单地探讨制作流程中可能存在的误差。
2 光点阵列发生器的理论基础及设计方案
2.1 衍射理论基础
在衍射光学甚至二元光学中，光栅都是作为一个非常重要的器件，这是因为大多数的衍射器件都可以近似看做一个特殊的光栅，本文所设计探讨的光阵列发生器的核心元件也是可以看做一个光栅。我们可以通过光栅衍射理论来分析不同光栅的光场分布及其特性。
衍射现象有两个基本问题：已知衍射屏光场特性从而求衍射屏上光场分布情况，或者是已知衍射屏光场分布情况，来求衍射屏的光场特性。后者即使我们所需解决的问题，而光点阵列发生器，究其设计的本质，就是对光栅结构参数的设计，同时分析光场的分布。
惠更斯在《论光》中给出了一个著名原理，以此来描述光的传播。他认为：光以波的形式向前传播，光波通过小孔时，将波前的一个波面上每一个点看做球面子波波源，而每一个子波又可以看做下一个球面子波波源，以此类推形成完整的光的衍射过程，这就是惠更斯原理。惠更斯原理作为衍射现象的经典解释，为之后导出的衍射场数学表达式打下了基础。