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

1.建模任務(wù)

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(zhǎng)度：3μm×3μm

• 相應(yīng)的發(fā)散角（HWHM）：～0.89×0.89°

• 波長(zhǎng)：351nm

3. 衍射擴(kuò)散器透過率函數(shù)

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

• Phase-Only元件

• 采樣距離：5μm

• 大小：640μm×640μm

• 相位級(jí)：8

• 生成的目標(biāo)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(zhǎng)度

• 或模式的腰束半徑。

5. 空間擴(kuò)展光源建模

• Gaussian Type Planar Source通過數(shù)個(gè)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(gè)部分相干光源。

• 對(duì)于這個(gè)案例，最終使用了11x11個(gè)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(kuò)散器元件之間，放置了一個(gè)焦距為20mm的理想透鏡以用于光源的準(zhǔn)直。

• 衍射擴(kuò)散器元件由Stored (Transmission) Function（存儲(chǔ)（透過率）函數(shù)）表示，在此設(shè)置所設(shè)計(jì)的衍射擴(kuò)散器的數(shù)據(jù)。

• 這個(gè)元件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化由衍射光學(xué)工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。

7. 存儲(chǔ)透過率函數(shù)

• 對(duì)于規(guī)律的量化相位透過率函數(shù)，可以用存儲(chǔ)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(chǎng)集（光視圖）

• 模擬結(jié)束后將返回一組諧波場(chǎng)集（HFS）,其包含了目標(biāo)平面上不同模式的電場(chǎng)復(fù)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(chǎng)集（數(shù)據(jù)視圖）

• 數(shù)據(jù)視圖分別顯示了每個(gè)模式。

• 每個(gè)模式生成一個(gè)稍微不同的偏移的散斑目標(biāo)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(huì)消失，并獲得均勻化效果。

10.評(píng)估價(jià)值函數(shù)

為了評(píng)估所獲得的圓形平頂光束的質(zhì)量，使用了兩個(gè)可編程探測(cè)器來計(jì)算其參數(shù)：

• 一致性誤差和

• 窗口效率

在定義區(qū)域內(nèi)對(duì)高帽進(jìn)行分析。

11.評(píng)估的不同區(qū)域

12. 存儲(chǔ)諧波場(chǎng)集

 包含不同模式的光場(chǎng)稱之為諧波場(chǎng)集。

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

 對(duì)于這樣的情況，VirtualLab Fusion允許用戶或者進(jìn)行一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置，或者明確指定一個(gè)確定的諧波場(chǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置（在RAM或者硬盤中）。

13. 臨時(shí)文件的存放位置

 基于模式的數(shù)量和每個(gè)模式采樣點(diǎn)的數(shù)量，則要求大量的硬盤空間來存儲(chǔ)單個(gè)諧波場(chǎng)集。

 可以通過File菜單→Global Options→Other 設(shè)置來改變存放臨時(shí)文件的硬盤目錄。

 建議硬盤空間超過100GB。

14.結(jié)果

 結(jié)果（左上圖：?jiǎn)文�；右上圖：所有11×11模式）灰度圖，根據(jù)線性強(qiáng)度探測(cè)器。

 鄰近的數(shù)值探測(cè)器結(jié)果。

15.模擬結(jié)果

16.總結(jié)

• 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(píng)估，可以對(duì)一個(gè)均勻化系統(tǒng)（如使用衍射擴(kuò)散器）進(jìn)行一個(gè)非常有效且有益的分析。