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中文摘要: 现有波前编码方法在变F 数的光学系统中需分别设计相应的相位掩膜，增加了设计复杂度和成本。为解决这一问题，提出一种多重结构波前编码优化设计方案，结合高效优化算法，实现了通过单一相位掩膜，对不同F 数光学系统的相位掩膜参数进行统一优化。该设计显著降低了相位板的制造成本，并简化了系统的复杂性。实验结果表明，所提出的方案使用单一相位板，即可实现对不同F 数下(F=1.4，1.6和1.8)光学系统的调制传递函数具有良好的离焦一致性，可以将传统红外系统的焦深扩展3~5倍。
Abstract:Existing wavefront coding methods require the design of corresponding phase masks for optical systems with variable F-numbers, which increases the design complexity and cost. To address this issue, this paper proposes a multi-structure wavefront coding optimization design scheme that, in conjunction with an efficient optimization algorithm, achieves unified optimization of phase mask parameters for different F-number optical systems using a single phase mask. This design significantly reduces the manufacturing cost of the phase plate and simplifies the system's complexity. Experimental results show that the proposed scheme, using a single phase plate, can achieve good defocus consistency in the modulation transfer function for optical systems with different F-numbers (F=1.4, 1.6 and 1.8), extending the depth of focus of traditional infrared systems by a factor of 3 to 5.
keywords: wavefront coding depth of field extension phase mask point spread function genetic algorithm
文章编号：20260210 中图分类号：O439;O435. 2 文献标志码：A
基金项目:国家自然科学基金(52475551)
| 作者 | 单位 |
| 吕宇星 | 复旦大学 光科学与工程系； 复旦大学 光电研究院 |
| 朱巍 | 上海航天控制技术研究所； 上海市空间智能控制技术重点实验室 |
| 叶璐 | 复旦大学 光科学与工程系 |
| 蒋颖 | 复旦大学 光科学与工程系 |
| 刘宗明 | 上海航天控制技术研究所； 上海市空间智能控制技术重点实验室 |
| 李兴隆 | 上海航天控制技术研究所； 上海市空间智能控制技术重点实验室 |
| 王军华 | 复旦大学 光电研究院 |
引用文本：
吕宇星,朱巍,叶璐,蒋颖,刘宗明,李兴隆,王军华.基于波前编码的变F数光学系统景深扩展设计[J].飞控与探测,2026,9(2):95-103.
吕宇星,朱巍,叶璐,蒋颖,刘宗明,李兴隆,王军华.基于波前编码的变F数光学系统景深扩展设计[J].飞控与探测,2026,9(2):95-103.