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摘要

以能量控制为目标的非成像光学设计在光电领域有着广泛的应用, 由光源、光学器件和目标面三者组成的非成像光学系统可用一个配光方程来描述. 给定光源和目标光斑, 求解配光方程可得相应的光学表面. 如果光源不变而目标光斑仅在目标面上发生移动, 此时光学表面就得做出相应的变换, 这种变换可由一个配光平移群来刻画. 通过引入具有单调性质的光程常数与能量之间的映射关系, 并利用深度神经网络拟合构建了配光平移变换群. 以均匀方斑为例, 利用程能映射之一的支撑椭流面法生成训练样本数据, 通过对深度神经网络进行多维度调参和训练, 实现配光平移群的学习. 光学仿真结果表明深度神经网络对配光平移群表达具有误差小和速度快的优点, 在一定程度上实现了非成像光学设计的智能化.

关键词:

Abstract

Nonimaging optical design aiming at energy control has wide applications in optoelectronics. A nonimaging optical system is composed of a light source, optical components, and a target screen, and can be described by an equation named light taming equation(LTE). Given the light source and prescribed target spot, the required freeform surfaces of the optical component can be obtained by solving the LTE. If the light source profile does not change, the optical surface will make some suitable morphs when the target spot translates on the screen, and these morph operators can well be described by the group theory. The basic LTE is established for a normal nonimaging optical system, which is to design an optical element for redirecting the light from the source so that a prescribed light distribution is generated on a given target. A translation light taming equation(T-LTE) is derived for the case of only spot translating on the target screen, and an optical translation group(OTG) is introduced for describing all of the morph operators of the optical surface caused by light spot translation. There are multiple solutions for the same T-LTE, but the uniqueness of the T-LTE solution is necessary for OTG. Fortunately, the eikonal-energy(KE) mapping method can guarantee the uniqueness of the T-LTE solution, where K is the optical path length. The supporting quadric method(SQM) is one of the KE mapping methods when the nonimaging optical system has only one optical surface to be resolved. The LTE with SQM is deduced, and the OTG can be discussed in K-space. A deep neural network(DNN) is introduced to fit the KE mapping and spot translating operators to obtain the required optical surface. Taking the uniform square spot for example, the SQM generates the sample data of spot translation to train the DNN. The optical simulation results show that the error between the light distribution generated by the DNN and the standard uniform square spot is small, all on the order of 10 ⁻³, which indicates that the DNN and KE mapping method have successfully realized the function of the OTG. The results are of guiding significance in implementing the intelligent nonimaging optical design.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:张航,physzhang@zjut.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 62075197)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Zhang Hang,physzhang@zjut.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 62075197).

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参考文献

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]

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[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]

[1]	施岳, 欧攀, 郑明, 邰含旭, 王玉红, 段若楠, 吴坚.基于轻量残差复合增强收敛神经网络的粒子场计算层析成像伪影噪声抑制. 必威体育下载 , 2024, 73(10): 104202.doi:10.7498/aps.73.20231902
[2]	李昀衡, 喻可, 朱天宇, 于桐, 单思超, 谷亚舟, 李志曈.拓扑层结构中的光学双稳态及其在光神经网络中的应用. 必威体育下载 , 2024, 73(16): 164208.doi:10.7498/aps.73.20240569
[3]	黄宇航, 陈理想.基于未训练神经网络的分数傅里叶变换成像. 必威体育下载 , 2024, 73(9): 094201.doi:10.7498/aps.73.20240050
[4]	刘金品, 王秉中, 陈传升, 王任.基于深度物理启发神经网络的微波波导器件逆设计方法. 必威体育下载 , 2023, 72(8): 080201.doi:10.7498/aps.72.20230031
[5]	娄月申, 郭文军.贝叶斯深度神经网络对于核质量预测的研究. 必威体育下载 , 2022, 71(10): 102101.doi:10.7498/aps.71.20212387
[6]	武长春, 周莆钧, 王俊杰, 李国, 胡绍刚, 于奇, 刘洋.基于忆阻器的脉冲神经网络硬件加速器架构设计. 必威体育下载 , 2022, 71(14): 148401.doi:10.7498/aps.71.20220098
[7]	古亚娜, 梁燕, 王光义, 夏晨阳.NbO_x忆阻神经元的设计及其在尖峰神经网络中的应用. 必威体育下载 , 2022, 71(11): 110501.doi:10.7498/aps.71.20220141
[8]	向鹏程, 蔡聪波, 王杰超, 蔡淑惠, 陈忠.基于深度神经网络的时空编码磁共振成像超分辨率重建方法. 必威体育下载 , 2022, 71(5): 058702.doi:10.7498/aps.71.20211754
[9]	徐启伟, 王佩佩, 曾镇佳, 黄泽斌, 周新星, 刘俊敏, 李瑛, 陈书青, 范滇元.基于深度卷积神经网络的大气湍流相位提取. 必威体育下载 , 2020, 69(1): 014209.doi:10.7498/aps.69.20190982
[10]	郭雨桐, 常军, 胡瑶瑶, 钟乐, 宋大林.基于自由曲面的高倍率广角显微目镜设计. 必威体育下载 , 2020, 69(9): 094201.doi:10.7498/aps.69.20191828
[11]	陈应天, 何祚庥.用于轴对称的两级光学聚光器的非成像二次反射镜. 必威体育下载 , 2013, 62(13): 134209.doi:10.7498/aps.62.134209
[12]	张旭东, 朱萍, 谢小平, 何国光.混沌神经网络的动态阈值控制. 必威体育下载 , 2013, 62(21): 210506.doi:10.7498/aps.62.210506
[13]	陈铁明, 蒋融融.混沌映射和神经网络互扰的新型复合流密码. 必威体育下载 , 2013, 62(4): 040301.doi:10.7498/aps.62.040301
[14]	王占山, 张化光, 王智良.一类混沌神经网络的全局同步. 必威体育下载 , 2006, 55(6): 2687-2693.doi:10.7498/aps.55.2687
[15]	何国光, 朱萍, 陈宏平, 曹志彤.混沌神经网络的延时反馈控制研究. 必威体育下载 , 2006, 55(3): 1040-1048.doi:10.7498/aps.55.1040
[16]	刘光杰, 单梁, 戴跃伟, 孙金生, 王执铨.基于混沌神经网络的单向Hash函数. 必威体育下载 , 2006, 55(11): 5688-5693.doi:10.7498/aps.55.5688
[17]	王占山, 张化光.时滞递归神经网络中神经抑制的作用. 必威体育下载 , 2006, 55(11): 5674-5680.doi:10.7498/aps.55.5674
[18]	何国光, 曹志彤.混沌神经网络的控制. 必威体育下载 , 2001, 50(11): 2103-2107.doi:10.7498/aps.50.2103
[19]	常胜江, 刘, 张文伟, 申金媛, 翟宏琛, 张延.适用于神经元状态非等概率分布的神经网络模型及其光学实现. 必威体育下载 , 1998, 47(7): 1101-1109.doi:10.7498/aps.47.1101
[20]	马余强, 张玥明, 龚昌德.Hopfield神经网络模型的恢复特性. 必威体育下载 , 1993, 42(8): 1356-1360.doi:10.7498/aps.42.1356

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