[發明專利]一種基于免疫算法的液晶濾波器優化方法

在審

• 申請號: 202210109579.X
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114444312A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 姚麗雙;陳立新;趙鵬博;鄭文彬
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F17/15;G06F111/10;G06F111/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 周增元

本發明實施例公開了一種基于免疫算法的液晶濾波器優化方法，根據瓊斯矩陣模擬不同液晶濾波器濾波性能，結合免疫算法通過優化雙折射液晶電控濾波器的目標光譜指標(中心波長透過率、截止區抑制、半高寬)，進而確定任意厚度下的最佳電壓組合的參數，即得到預期的輸出光譜曲線；不僅獲取了良好的濾波效果，同時對于液晶盒在厚度、級數的選擇上更加靈活、可以節約成本材料、提升不同波長的切換時間，而且能夠智能調控濾波性能，省略了繁瑣的調試階段，提高了經濟性與實用性。

技術領域

本發明涉及光譜檢測以及液晶光調控技術領域，尤其涉及一種基于免疫算法的液晶濾波器優化方法。

背景技術

目前的雙折射光學濾波器是里奧(Lyot)濾波器，它由一些交替偏振器和雙折射器件組成，每個連續的光學延遲量是前一個的兩倍關系；Solc濾波器，它是在一對偏振器之間有許多雙折射部分，改變每一個雙折射器件的角度來實現。這兩種濾波器結構可以有效提高光譜分辨率，但是存在均勻性差、截至區抑制效果不好、以及透射率低等缺點。

所以對于雙折射光學濾波器的性能進行優化顯得尤為關鍵，這些優化包括增加可調性、自由光譜范圍、切換速度、對比度、光譜分辨率并減小通頻帶大小、截止區旁瓣等性能指標。結合當今的人工智能優化算法，對于光譜多目標性能進行優化參數，選擇符合實際生產、設計合理的光學延遲比(可以通過改變加載電壓大小，雙折射器件厚度，相鄰的雙折射器件夾角以及不同的結構組合)，來得到預期的理想光譜響應。針對液晶濾波器的模型優化，這對于實際生產、制作和測試具有指導意義。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種基于免疫算法的液晶濾波器優化方法，針對輸出光譜具有高分辨率、自由光譜廣、雜峰抑制好等多目標優化問題，利用人工免疫算法結合液晶濾波器的模型進行全局尋優，得到最合理的參數。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種基于免疫算法的液晶濾波器優化方法，包括以下步驟：

S1：初始化種群，隨機產生多個第一代子群體，針對每一級液晶盒厚度和驅動電壓采用全局隨機取樣機制產生各自子群體的第一代，種群規模維度與液晶濾波器級數一致；

S2：抗體與抗原選擇，選擇目標輸出光譜曲線與實際輸出光譜曲線誤差來評價親和度，根據親和度值對液晶盒厚度和驅動電壓兩個產生的抗體進行排序；

S3：抗體激勵，使用針對每一級的液晶厚度和驅動電壓的抗原通過編碼方式形成不同厚度、電壓解空間的抗體；

S4：判斷是否滿足結束條件，得到預期最優解或者超過最大迭代次數，算法即終止；

S5：免疫循環處理，選擇適應度高的抗體來經行活化，對其進行克隆復制若干個副本，然后采用變異算子對抗體發生突變，最后再篩選親和度高的抗體

S6：利用隨機產生的新抗體來覆蓋原種群當中激勵度低的抗體，并且刷新新種群，然后在轉步驟S2繼續執行。

其中，所述評價親和度的函數定義為：

其中表示濾波器的波長范圍，表示點懲罰因子，and分別表示理想光譜曲線和實際光譜曲線，通帶與阻帶的權因子一起控制半高寬寬度和阻帶波紋大小的作用，然后根據親和度值來對于液晶盒厚度和驅動電壓兩個產生的抗體進行排序。

其中，所述形成不同厚度、電壓解空間的抗體的計算方法為：

其中，為抗體I的第k維度，即相對應級數液晶盒厚度和驅動電壓，L是抗體編碼的總維數，取決于設定的液晶濾波器級數，同時采用二進制來實現編碼。