A fireworks algorithm based Gerchberg–Saxton algorithm for the design of diffractive optical element for beam shaping

算法 光学 计算机科学 梁(结构) 平方(代数) 衍射 相(物质) 适应性 相位恢复 物理 数学 傅里叶变换 几何学 生态学 量子力学 生物
作者
Bowen Niu,Xingang Dai,Yanjun Hu,Hongru Zhang,Gaoshan Jing,Zhiping Zhang,Guofang Fan
出处
期刊:Optics Communications [Elsevier BV]
卷期号:557: 130303-130303 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.optcom.2024.130303
摘要

In this paper, a fireworks algorithm based Gerchberg–Saxton (GS) algorithm for the design of diffractive optical element is developed, named FW-GS algorithm, in which, the explosion mechanism of the fireworks algorithm is introduced to efficiently find the initial phase, thereby ensuring a superior phase solution for the subsequent GS algorithm. By employing this approach to shape a Gaussian beam into a square beam, the results illustrated the notable improvement of 16.10 % in RMSE and 3.29 % in diffractive efficiency when compared to the traditional GS algorithm, while exhibiting stable optimization performance. Furthermore, the proposed algorithm demonstrated adaptability to various shaping targets, with RMSE improved by about 16 % and diffractive efficiency improved by more than 3 % for shaping to circular, annular, and rectangular beams.
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