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龙图腾网获悉北京理工大学;清华大学申请的专利基于自动微分和自由曲面技术的衍射光学元件设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119270500B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411324517.6，技术领域涉及：G02B27/00；该发明授权基于自动微分和自由曲面技术的衍射光学元件设计方法是由冯泽心;罗毅;廖清明设计研发完成，并于2024-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于自动微分和自由曲面技术的衍射光学元件设计方法在说明书摘要公布了：基于自动微分和自由曲面技术的衍射光学元件设计方法，属于光学设计领域。本发明实现方法为：将衍射光学元件所对应的相位分布表达为多层局域自由曲面的叠加；通过标量衍射理论计算输入光场经过衍射光学元件调制后传播至目标平面上的强度分布；结合自动微分和多尺度优化策略，采用梯度下降方法优化相位分布。通过将衍射光学元件的相位分布用连续光滑的自由曲面表示，保证优化过程中相位表面始终是连续光滑，在优化过程进一步约束曲面的曲率分布，降低衍射光学元件的加工难度；优化过程中避免随机相位和相位奇点的出现，抑制散斑噪声；采用多层局域自由曲面的叠加表征相位分布，搭配多尺度优化策略，能摆脱对初始相位的依赖，保证迭代的收敛性。

本发明授权基于自动微分和自由曲面技术的衍射光学元件设计方法在权利要求书中公布了：1.基于自动微分和自由曲面技术的衍射光学元件设计方法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤一、用局部可控的多层叠加自由曲面表征衍射光学元件的相位分布φx,y： 上式由k层基函数叠加而成，其中x,y表示衍射光学元件上采样点的坐标，n和m分别为第p层包含的基函数沿x和y方向的数量，n和m随着层数的增加而增大，为第p层中的一个基函数，为该基函数的形状参数，为该基函数的权重参数，所有的记作变量v； 步骤二、令k＝1，将n、m赋予初始值，其中通过相位拟合得到； 步骤三、采用标量衍射理论计算入射光场经过衍射光学元件相位调制后传播至目标面上的光强分布I2x',y'： I2x',y'＝|Pz[u0x,yejφx,y]|22 式中，x',y'表示目标平面上的采样点坐标，Pz表示衍射传播算符，z为传播距离，u0x,y为入射光场的复振幅分布； 步骤四、根据目标面上的仿真的光强分布I2x',y'和所需光强分布Itargetx',y'构建损失函数LossI2,Itarget，用以表达仿真光强分布和所需光强分布之间的差异程度； 步骤五、利用自动微分技术自动求解损失函数Loss对变量v的梯度gradv： 并采用基于微分的优化器更新变量v，并更新相应的相位分布数据； 步骤六、迭代执行步骤三至五，直至迭代次数达到预设阈值，得到优化的相位分布数据； 步骤七、判断此时优化的相位表面对应的光强分布I2x',y'与目标光强分布之间的差异是否能够接受，若能接受，则结束设计，若不能接受，则在已有相位分布的基础上增加一层基函数表达，即将当前的k＝k0设置为k＝k0+1，并设置新一层基函数的参数，和可通过步骤六得到的相位分布数据得到； 步骤八、迭代执行步骤三至七，得到最终设计的相位分布数据，并计算出相应的衍射光学元件的表面数据。

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