使用模拟退火算法优化透镜阵列设计提升激光均匀性

"基于模拟退火算法的透镜列阵优化设计" 本文主要探讨了如何运用模拟退火算法来优化透镜列阵的设计，以提升高功率激光装置均匀照明系统的焦斑空间强度分布的均匀性。透镜列阵是光学设计中的一个重要组成部分，尤其在需要精确控制光束分布的场合，如激光加工、光学成像等领域，其作用至关重要。 模拟退火算法是一种全局优化方法，来源于固体物理中的退火过程，通过模拟物质冷却过程中能量状态的随机变化，以寻找问题的全局最优解。在透镜列阵的优化设计中，该算法通过调整列阵中各个单元的尺寸以及它们的正负透镜属性，旨在在保持焦斑能量利用率的同时，显著降低焦斑的不均匀度。 在经典设计中，透镜列阵的不均匀度通常较高，为0.2268。然而，通过引入模拟退火算法进行优化，可以将不均匀度降低至0.1202，这意味着优化后的设计极大地提升了焦斑的空间均匀性。这种改进对于激光应用来说极为重要，因为它直接影响到激光的能量分布和光束质量，从而影响到最终的加工效果或成像质量。 为了进一步验证优化设计的效果，文章对比了传统设计和优化设计下的焦斑功率谱密度曲线。功率谱密度曲线可以揭示焦斑的能量分布特征，通过对这些曲线的分析，研究人员能够深入理解不同设计结构如何影响焦斑的形态和能量分布。这有助于未来在设计中做出更加精准的决策，以满足特定应用的需求。 本文提出的基于模拟退火算法的透镜列阵优化设计方法，不仅提高了焦斑的均匀性，还为高功率激光系统的性能提升提供了新的途径。这一工作对于光学设计领域，特别是涉及到透镜列阵优化的课题，具有重要的参考价值。同时，模拟退火算法的引入也为其他需要全局优化问题的解决提供了启示。