中国科学院长春光学精细机械物理研究所光出版中心 光学系统示意图
在空间光调制器上显示的用于产生9×9焦点阵列的全息图像
透镜1的焦平面上的焦点阵列(平面)
物镜入射光瞳上的相位分布和强度分布
在物镜的焦平面上产生的模拟的和测量的多焦点阵列
阵列中单个焦斑的放大强度分布
箭头表示偏振方向
(一)焦点阵列的纵向强度分布图和相应的线图
(j)模拟的和(k)测量的F平面上的强度分布，当用于产生图案“E”的计算全息图被编码在空间光调制器上时
(1-m)对应于(j)和(k)的图案的放大强度分布，具有与(I)中相同的采样点
本研究得到了国家自然科学基金、中国科学技术大学“双一流”研究基金、中国科学院青年创新促进会、国家重点研发中心的资助；中国博士项目
信用:胡、、、、纪、、、朱武林、、楚 衍射是解释光传播的经典光学现象
衍射的高效计算对光场的实时预测具有重要价值
根据不同近似条件的验证，电磁波的衍射可分为标量衍射和矢量衍射
尽管关于两种光学衍射的数学表达式多年来一直被权威地提出，但在计算算法方面却很少取得根本性的突破
直接积分法和快速傅里叶变换法已经得到发展，并被证明受到效率低或灵活性差的限制
因此，非常需要以有效和灵活的方式进行光学衍射的通用计算
在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，由中国科学院材料力学行为与设计重点实验室、安徽省高等教育学院精密科学仪器重点实验室、中国科学技术大学精密机械与精密仪器系的李嘉文和吴栋教授领导的科学家团队及其同事通过探索标量衍射和矢量衍射的数学相似性，提出了一种高效的全路径计算方法
标量和矢量衍射都是用高度灵活的蓝斯坦方法表示的
计算时间可大大减少到亚秒级，比直接积分法快5个数量级，比快速傅里叶变换法快2个数量级
此外，感兴趣区域和采样数可以任意选择，赋予了该方法很高的灵活性
最后，以前所未有的计算速度给出了一个典型激光全息系统的全路径光跟踪，与实验结果吻合良好
所提出的方法在光学显微术、制造和操作的普遍应用中有很大的希望
蓝斯坦方法是一种优雅的方法
Bluestein和L进一步推广
Rabiner等人
，这是数字信号处理领域工程师的武器库中一个很有前途的工具
Bluestein方法能够在任意频率下执行更一般的傅里叶变换，并提高整个光谱的分辨率，为我们提供高分辨率和任意带宽的光谱缩放操作
这些科学家总结了蓝斯坦方法在标量和矢量衍射计算中的应用工作: “我们重新回顾并推导了傅立叶变换形式的标量和矢量衍射的积分公式，然后利用最蓝线法以更灵活的方式完全取代了傅立叶变换
在此基础上，用指定的读出放大器和采样数来评估光学衍射
" “给出了标量衍射和矢量衍射的几个典型例子，以证明效率和灵活性的提高
此外，光学全息系统的全路径光跟踪以前所未有的计算速度呈现
实验测量验证了该结果
”他们补充道
科学家们强调，“对传统的蓝斯坦方法进行了一些重要的调整，包括复杂起始点的定义和额外的相移因子，以应对光学计算的现实条件。”
他们预测，“所提出的快速灵活的光场恢复方法可以在光学显微镜、光刻和光学操作领域找到广泛的应用。”
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