拓樸優化實現自由形式矩陣傅立葉光學—光學工程 學生論文獎特刊
- Yao-Wei Huang
- 1 day ago
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拓樸優化實現自由形式矩陣傅立葉光學
劉語慈、吳昀倩、林承億、蘇煥騰、周毓琦、黃耀緯
超穎介面透過微結構調控操縱光，不僅增強設計靈活性更縮小傳統光學元件的尺寸，為光學領域帶來革命性變革。然而，傳統的正向設計方法在相位-結構轉換常存在誤差；反向設計方法，如拓樸優化，直接針對目標相位分布優化結構，可實現幾乎任意形狀。本研究結合正向設計與反向拓樸優化實現矩陣傅立葉光學，開發出單層超穎介面 ，能將不同偏振狀態的入射光繞射至遠場特定位置。我們使用伴隨法與基於梯度下降的拓樸優化，同步提升各偏振態之繞射效率，使自由形狀超穎介面可同時調制六種混合偏振態，符合矩陣傅立葉光學概念，並於數值模擬與實驗中分別展現高達 94.4% 與 98.7% 的偏振對比度。這類偏振選擇性超穎光柵在未來可望增強偏振分析能力，同時縮小元件尺寸並提升便利性。
關鍵字：超穎介面、反向設計、拓樸優化、矩陣傅立葉光學、自由形狀超穎介面
本文刊登於 光學工程 168 (114年度學生論文獎特刊), 77–85 (2026) - PDF
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