Details

В данной работе проведён численный расчёт дифракционных оптических элементов для терагерцового диапазона с использованием шести модификаций алгоритма Гершберга–Сакстона. На основе проведенного расчёта, на 3D принтере изготовлены 6 образцов. Для изготовленных образцов измерено распределение интенсивности терагерцового излучения в плоскости изображения и измерена энергетическая эффективность. В результате показано, что применение модифицированных алгоритмов с градиентным спуском и взвешенной коррекцией улучшает значение энергетической эффективности дифракционного оптического элемента и улучшает распределение интенсивности по площади целевого изображения. Предложена схема выбора оптимального метода в зависимости от целевых требований к дифракционным оптическим элементам. Полученные данные могут быть использованы при выборе алгоритма расчета, для оптимизации процессов производства дифракционных оптических элементов. Применены программные средства Python и С++ для расчета дифракционных оптических элементов, расчета энергетической эффективности, управления экспериментальной установкой.

This work presents a numerical design of diffractive optical elements for the terahertz range using six different modifications of the Gerchberg–Saxton algorithm. Based on the simulation results, six samples were fabricated using a 3D printer. For each sample, the intensity distribution of terahertz radiation in the image plane was measured, as well as its energy efficiency. The obtained results demonstrate that the use of modified algorithms incorporating gradient descent and weighted correction improves both the energy efficiency of the diffractive optical element and the uniformity of intensity distribution across the target image. A strategy for selecting the optimal algorithm based on specific design requirements is proposed. The findings can be used to guide algorithm selection and optimize the fabrication process of diffractive optical elements. Python and C++ programming languages were used for the design of diffractive optical elements, calculation of energy efficiency, and control of the experimental setup.