摘要：這個案例分析了由衍射擴散器元件實現(xiàn)的單色準分子激光光束的均勻化，最終生成一個圓形高帽。

1.建模任務

2.光源參數(shù)

• LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面光源）

• 光源平面直徑：100μm×100μm

• 空間相干長度：3μm×3μm

• 相應的發(fā)散角（HWHM）：～0.89×0.89°

• 波長：351nm

3. 衍射擴散器透過率函數(shù)

一個衍射勻光元件,可以使用一個具有如下技術參數(shù)的衍射擴散器透過率函數(shù)來模擬：

• Phase-Only元件

• 采樣距離：5μm

• 大�。�640μm×640μm

• 相位級：8

• 生成的目標模式：圓形高帽

4. 光源的輻射特性

光源的輻射特征由光源平面尺寸以及以下參數(shù)定義:

• 發(fā)散角

• 空間相干長度

• 或模式的腰束半徑。

5. 空間擴展光源建模

• Gaussian Type Planar Source通過數(shù)個相同的橫向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式來模擬一個部分相干光源。

• 對于這個案例，最終使用了11x11個足夠多的橫向模式來模擬光源。

6.系統(tǒng)：光路圖（LPD）

• 在光源和擴散器元件之間，放置了一個焦距為20mm的理想透鏡以用于光源的準直。

• 衍射擴散器元件由Stored (Transmission) Function（存儲（透過率）函數(shù)）表示，在此設置所設計的衍射擴散器的數(shù)據(jù)。

• 這個元件的設計和優(yōu)化由衍射光學工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。

7. 存儲透過率函數(shù)

• 對于規(guī)律的量化相位透過率函數(shù)，可以用存儲函數(shù)元件中的縮放因子來模擬可能產(chǎn)生的加工偏差。

8. 生成的諧波場集（光視圖）

• 模擬結束后將返回一組諧波場集（HFS）,其包含了目標平面上不同模式的電場復振幅分布。

• HFS的相鄰光視圖顯示了所有模式的 疊加。

9. 生成的諧波場集（數(shù)據(jù)視圖）

• 數(shù)據(jù)視圖分別顯示了每個模式。

• 每個模式生成一個稍微不同的偏移的散斑目標圖樣。

• 由于光源的所有橫向模式的生成的偏移圖樣的疊加，因此散斑會消失，并獲得均勻化效果。

10.評估價值函數(shù)

為了評估所獲得的圓形平頂光束的質量，使用了兩個可編程探測器來計算其參數(shù)：

• 一致性誤差和

• 窗口效率

在定義區(qū)域內(nèi)對高帽進行分析。

11.評估的不同區(qū)域

12. 存儲諧波場集

 包含不同模式的光場稱之為諧波場集。

 由于諧波場集可能包含上百種模式，那么數(shù)據(jù)量對RAM內(nèi)存來說可能會太大。

 對于這樣的情況，VirtualLab Fusion允許用戶或者進行一個標準的設置，或者明確指定一個確定的諧波場的數(shù)據(jù)存儲位置（在RAM或者硬盤中）。

13. 臨時文件的存放位置

 基于模式的數(shù)量和每個模式采樣點的數(shù)量，則要求大量的硬盤空間來存儲單個諧波場集。

 可以通過File菜單→Global Options→Other 設置來改變存放臨時文件的硬盤目錄。

 建議硬盤空間超過100GB。

14.結果

 結果（左上圖：單模；右上圖：所有11×11模式）灰度圖，根據(jù)線性強度探測器。

 鄰近的數(shù)值探測器結果。

15.模擬結果

16.總結

• VirtualLab Fusion可以模擬空間部分相干光源。

• 通過使用許多不同的圖形和數(shù)值評估，可以對一個均勻化系統(tǒng)（如使用衍射擴散器）進行一個非常有效且有益的分析。