摘要:这个案例分析了由衍射扩散器元件实现的单色准分子
激光光束的均匀化,最终生成一个圆形高帽。
CXA8V"@&b/ &2J|v#$F 1.建模任务 |Sq>uC) D?R z| Pe.D[]S 2.光源参数 511q\w M `1gsrHi4N
mUxD.;P YzqhFFaj. +Gko[< •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
fz*6 B NJ • 光源平面直径:100μm×100μm
_JS'~JO3{ • 空间相干长度:3μm×3μm
Uan;}X7@ • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
q!4dK4`#5 •
波长:351nm
4m:E:zVn %k_JLddlW 3. 衍射扩散器透过率函数 <Coh
&g_ yI)2:Ca* w# ['{GL 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟:
[@czvPi • Phase-Only元件
pFh2@O • 采样距离:5μm
X9J^Olq • 大小:640μm×640μm
=z+zg^wsT • 相位级:8
_wMz+<7bY • 生成的目标模式:圆形高帽
QXCI+Fcg Qa=;Elp:[
4-MA!& F`l1I=; 4. 光源的辐射特性 UZ$p wjC 9Z=Bs)-y. G+ToZ&f@ 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
rlq8J/0/+ • 发散角
#X+) • 空间相干长度
P06K0Fxf • 或模式的腰束半径。
tF4"28"h DIY WFVh
Oo E@30+ hn-S$3')` 5. 空间扩展光源建模 :3k(=^%G! Lqt] hikun2 • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
;]gph)2cd • 对于这个案例,最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
XX =A1#H I?=Q
*og
28-@Ga4 6.系统:光路图(LPD) 8r5j~Df • 在光源和扩散器元件之间,放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
QL3%L8 • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function(存储(透过率)函数)表示,在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
vCJjZ%eO%D • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
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~ i |cH\w"DcXw
plca` QS[%`-dR2 7. 存储透过率函数 wXP1tM8T
qz 'a.]{=
3KGDS9I B=f{`rM)~W • 对于规律的量化相位透过率函数,可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
&{>~|^ ?D#Vh a 8. 生成的谐波场集(光视图) _z_uz\#, oD.f/hi0| 'vXrA • 模拟结束后将返回一组谐波场集(HFS),其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
R
+k\)_F • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
[p(Y|~ ,E_hG3}}
wFh{\ h5~tsd}OU 9. 生成的谐波场集(数据视图) yY!jkRq%w Vry#
'1d-N[ SQ@@79A %f@]- • 数据视图分别显示了每个模式。
$Uzc • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
X{)M}WO+r • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加,因此散斑会消失,并获得均匀化效果。
46*?hA7@r( _:{XL c 10.评估价值函数 )UWE.oBI
doG&qXw
)J0'We fPst<) 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量,使用了两个可编程探测器来计算其参数:
X/?3ifP6I • 一致性误差和
MVV<&jho{^ • 窗口效率
Fd2zvi 在定义区域内对高帽进行分析。
xD1w#FMlQs u ;I5n 11.评估的不同区域 mWtwp-
hd\iW7
vQA: \! )4j#gHN\ 12. 存储谐波场集 k)4
.Emw;+> zp d4uto5 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
pmfyvkLS 由于谐波场集可能包含上百种模式,那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
.a$][Jny 对于这样的情况,VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置,或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置(在RAM或者硬盘中)。
*8Gx_$t& >zXw4=J
r3#H]c * ,,D%L 13. 临时文件的存放位置 1h|JKu0 9hcZbM] ~W!sxM5(* 基于模式的数量和每个模式采样点的数量,则要求大量的硬盘空间来存储单个谐波场集。
#qHo+M$" 可以通过File菜单→Global Options→Other 设置来改变存放临时文件的硬盘目录。
!
XA07O[@ 建议硬盘空间超过100GB。
I( pU_7mw X)`?P*[
R(3V !ph SZEX;M 14.结果 $$AKz\ "{|9Yis=
6Vi #O^> n
,`!yw 结果(左上图:单模;右上图:所有11×11模式)灰度图,根据线性强度探测器。
}*;Hhbox 邻近的数值探测器结果。
!<@Zf4m G.1pg]P! 15.模拟结果 tFXG4+$D l1a=r:WhH
Jo_h?{"L{ 16.总结 P$\(Bd\76 • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
BT>8 • 通过使用许多不同的图形和数值评估,可以对一个均匀化
系统(如使用衍射扩散器)进行一个非常有效且有益的分析。