精确设计的多光束分光光栅：小于1%的分布误差优化

本文探讨了多光束分光光栅的优化设计，这是一种先进的光学元件，其关键在于精确控制二元光栅的周期结构，以便实现对不同衍射级次光强分布的高度调控。作者采用了一种数值计算方法，通过预先设定特定的光谱分布，目标是将光栅的性能提升到一个高精度标准，确保衍射光束的分布误差控制在1%以内。这种方法对于现代光学应用，如光学图像乘法器、多光束分束器以及光学通信系统中的信息处理和光纤通信至关重要。 传统的二元光栅设计往往难以精准地控制每个衍射模式的强度，这在需要均匀分布的多束输出时尤为突出。然而，作者的研究克服了这一挑战，通过优化光栅的设计，能够将入射的平面波有效地转化为中央区域11×11个级次内的均匀分布衍射波，这对于提高光学系统的效率和稳定性具有显著作用。 优化设计过程可能涉及材料选择、光栅周期和形貌的微调，以及考虑光线传播的物理定律，例如菲涅尔衍射理论。为了验证理论方法的有效性，文章提供了实验测试结果，展示了所设计的光栅在实际应用中的优异性能。这种技术的进步不仅简化了光学系统的制造过程，还可能推动光学器件在诸如光通信和精密测量等领域的发展。 本文的工作对光栅工程领域做出了重要贡献，提供了一种有效的方法来设计和制造出具有高精度和多功能性的多光束分光光栅，对于提升光学设备的性能和实用性具有重大意义。