AI辅助程序开发纪实

最近在尝试优化一个MATLAB程序，在连续位置拆入任意多个掩膜元件，通过不同的算法计算不同光场的传输并且写一个程序。尝试着在之前的代码上重构。

首先用Python写了一个后端，通过添加不同的元件，可以输出XZ，YZ以及XY图。

最后尝试使用Qt写了一个界面，但是感觉这里面的可视化的部分总是有一些问题。想要添加不同位置的XY切片，并且在运算后能够缓存三维的光场数据，可视化的时候不用重复运行。或者可以采用不同的探测器，比如XY探测器，YZ探测器，一维曲线探测器。

于是又开始借助MATLAB另起炉灶。

一开始我想，如果我可以写一个函数，输入一个场，和方法然后给出结果的场。

采用角谱法、瑞利索末菲积分、菲涅尔衍射、夫朗禾费衍射。

U = ["RS","AS","Fresnel","Fraunhofer"];for i =1:length(U)    subplot(1,length(U),i)    U_out = propagate_light(U_in.*A,20,lambda,dx,dy,U(i));    I = U_out.*conj(U_out);    imagesc(x,y,I);    axis equal;    title(["Method: ",U(i)])    axis([-L/2,L/2,-L/2,L/2])end

之后又想，如果能够有一个函数可以查看任意投影（YZ,XZ）在x和y的切片就好了，于是：

z_vec = 0.1:0.05:20;  % 0.1 mm 步进到 20 mmmethod = 'Fresnel';% 获取 XZ 切片 (固定 y=0)[E_xz, x_axis, z_axis] = propagate_slice(U_in.*A, z_vec, ...    lambda, dx, dy, method, 'xz', 0);figure; imagesc(z_axis,x_axis, abs(E_xz)');xlabel('x (mm)'); ylabel('z (mm)'); title('XZ slice amplitude');

然后突然想到如果有很多mask列表，也可以直接可视化。于是写了一个新的函数。

%% 多掩膜传播演示（掩膜以矩阵形式输入）clc;clear; close all;% 系统参数N = 512;                % 网格点数L = 4;                  % 窗口边长 (mm)lambda = 632.8e-6;      % 波长 (mm)% 创建坐标网格（用于构造掩膜矩阵）x = linspace(-L/2, L/2, N);dx = x(2)-x(1); dy = dx;[X, Y] = meshgrid(x, x);[theta,r] = cart2pol(X,Y);mask1 = exp(-1i*2*pi/lambda*(X.^2+Y.^2)/2/40);mask2 = exp(-1i*2*pi/lambda*sqrt(X.^2+Y.^2)*0.01);mask3 = triangle_hole(0.2,0,N,L);% 构造两个圆形掩膜矩阵（透过率为 1 或 0）%mask1 = double(sqrt(X.^2 + Y.^2) <= 0.2);   % 半径 0.2 mm%mask2 = double(sqrt(X.^2 + Y.^2) <= 0.4);   % 半径 0.4 mm% 掩膜元胞数组masks = {mask1, mask1,mask3};z_masks = [0, 50,70];      % 掩膜位置 (mm)z_det = 100;             % 探测器位置 (mm)% 初始高斯光束（束腰 0.3 mm，平面波前）w0 = 0.3;U0 = LG_beam(r,theta,0,w0,lambda,dx,dy,0,2);% ----- 1. XY 探测面 -----multi_mask_propagation(N, L, lambda, masks, z_masks, 'XY', z_det, ...    'method', 'AS', 'U0', U0);title('XY Detector at z = 30 mm');% ----- 2. XZ 切片（y=0，z 轴水平）-----multi_mask_propagation(N, L, lambda, masks, z_masks, 'XZ', z_det, ...    'method', 'AS', 'U0', U0, 'slice_pos', 0, 'z_step', 0.2);title('XZ Slice at y = 0 mm');% ----- 3. YZ 切片（x=0，z 轴水平）-----multi_mask_propagation(N, L, lambda, masks, z_masks, 'YZ', z_det, ...    'method', 'AS', 'U0', U0, 'slice_pos', 0, 'z_step', 0.2);title('YZ Slice at x = 0 mm');% ----- 4. 一维横向探测器（z=30 mm，y=0 处沿 x 的强度）-----multi_mask_propagation(N, L, lambda, masks, z_masks, '1D', z_det, ...    'method', 'AS', 'U0', U0, 'slice_pos', 0);title('1D Profile at z = 30 mm, y = 0');% ----- 5. 轴向一维探测器（轴上点 x=0,y=0）-----multi_mask_propagation(N, L, lambda, masks, z_masks, 'axial_XZ', z_det, ...    'method', 'AS', 'U0', U0, 'slice_pos', 0, 'z_step', 0.1);title('Axial intensity (x=0, y=0)');% ----- 6. 轴向一维探测器（离轴点 x=0,y=0.2 mm）-----multi_mask_propagation(N, L, lambda, masks, z_masks, 'axial_YZ', z_det, ...    'method', 'AS', 'U0', U0, 'slice_pos', 0.2, 'z_step', 0.1);title('Axial intensity (x=0, y=0.2 mm)');