[發(fā)明專利]基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法及傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統

在審

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• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108734292A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 李海峰;趙慶;金聞嘉;張雋懌;劉旭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12;G02B27/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，所述優(yōu)化方法包括以下步驟：

S1、根據波導顯示系統的實際要求選擇多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化目標和待優(yōu)化的光柵結構參數，最終確定遺傳算法的適應度函數；

S2、初始化群體，即隨機產生若干組光柵結構參數，經過編碼后生成染色體，每一組光柵結構參數即為個體，特定數量的個體組成群體；

S3、對染色體進行解碼，得到其對應的光柵結構參數；根據適應度函數，計算群體的每一組光柵結構參數對應的個體適應度以及群體的平均適應度，記錄群體中個體適應度最小的值對應的一組光柵結構參數；

S4、根據個體適應度的大小計算其染色體被遺傳到下一代的概率，然后根據此概率對染色體進行復制操作，生成新群體，然后對新群體的染色體進行交叉算子和變異算子的操作，生成下一代群體；

S5、判斷程序是否終止，如果不滿足終止條件，則重復步驟S3、S4，直到滿足收斂條件或者達到最大優(yōu)化代數，找出所有代中個體適應度最小的值對應的光柵結構參數，即最終應用于波導顯示系統的一組光柵結構參數。

2.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟S1中的優(yōu)化目標包括光柵的衍射均勻度、衍射效率和視場角大小。

3.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟S1中的待優(yōu)化的光柵結構參數包括光柵占空比、光柵厚度和光柵左右傾角。

4.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟S3中的適應度函數通過分析傾斜表面浮雕光柵的角度衍射效率曲線得到，所述傾斜表面浮雕光柵的角度衍射效率曲線的計算方法為RCWA算法。

5.根據權利要求1所述的基于遺傳算法的多片傾斜表面浮雕拼接光柵的優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟S3中的適應度函數為：

其中，x＝[x₁,x₂,…,x_m]，x為待優(yōu)化的光柵結構參數，η(θ)為光柵的總的角度衍射效率曲線，對η(θ)經行離散化，N為離散點的個數，θ_max為入射角的最大取值，θ_min為入射角的最小取值，為平均衍射效率，α和β為加權系數。

6.一種傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統，其特征在于，所述傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統包括顯示模塊、輸入耦合光學元件、波導和輸出耦合光學元件；所述輸入耦合光學元件和輸出耦合光學元件由三片傾斜表面浮雕光柵水平拼接組成；所述三片傾斜表面浮雕光柵的形貌根據權利要求1所述的優(yōu)化方法進行計算；

所述顯示模塊包括微顯示器和透鏡，微顯示器發(fā)出的準直圖像經透鏡發(fā)散至輸入耦合光學元件發(fā)生衍射進入波導，光線通過全發(fā)射沿著波導向前傳播到達輸出耦合光學元件，不同角度的光線在不同的位置被耦合出波導；所述輸入耦合光學元件和輸出耦合光學元件鏡像設置在波導的同側。

7.根據權利要求6所述的傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統，其特征在于，所述輸入耦合光學元件和輸出耦合光學元件的表面結構相同。

8.根據權利要求6所述的傾斜表面浮雕光柵波導顯示系統，其特征在于，所述的三片傾斜表面浮雕光柵中的每一片傾斜表面浮雕光柵的光柵周期相同。