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。
+gZg7]!Z qPEtMvL
# 1.建模任务 `SdvXn YP*EDb?f {MP8B'r-6 2.光源参数 {BkTJQ) L *a:j
xq`mo :fo.9J CH!>RRF •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
!S0$W?* • 光源平面直径:100μm×100μm
k9>2d' Q • 空间相干长度:3μm×3μm
N03)G2 • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
b@GL*Z •
波长:351nm
Rra3)i`* 5*M3sN 3. 衍射扩散器透过率函数 LA!2!60R c1!0Z28 $AGW8" 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:
?T]` X
• Phase-Only元件
8|Wu8z-- • 采样距离:5μm
Lp!4X1/|\ • 大小:640μm×640μm
uY{zZ4iw • 相位级:8
lD`@{A • 生成的目标模式:圆形高帽
s(~tL-_ K \"L
;Ct
8
]q#w97BxiJ )uj:k*`) 4. 光源的辐射特性 PxuE(n V[ $ z4JUr!m g+g0iS 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
'CF?pxNQ l • 发散角
R,]J~TfPK • 空间相干长度
Y[_{tS#u • 或模式的腰束半径。
9'1XZpM1 /wt!c?wR
I&2)@Zw Uq}F rK} 5. 空间扩展光源建模 (8JL/S;Z$ "!- ss{y=O%9" • 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。
Alo;kt@x • 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。
WruSL|4iH Q9Tt3h2ga
8 IeE7 6.系统:光路图(LPD) tu4-##{ • 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。
Ox | ? • 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。
SRU}- • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
[-ONs Th\w#%'N
h>w(Th\H r6JQRSakR 7. 存储透过率函数 Yz%A Kp
~J~@mE2ks
dBWi1vTF ILN Yh3 • 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。
nj90`O.K AVn?86ri 8. 生成的谐波场集(光视图) 3np |\i ?*{Vn5aX{ u&M:w5EM • 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。
9$
VudE>; • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
pB;U*lt n]3Lqe;
sKg
IKYG}T U"qR6 9. 生成的谐波场集(数据视图) K2Z]MpLD \!51I./Q/
0Z.X;1= o4.?m6d U%:K11Kr • 数据视图分别显示了每个模式。
u5'jIqlU • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
R!+_mPb=Q* • 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。
/h]#}y j Wr j<}L| 10.评估价值函数 jqzG=/0~{
x(]Um!
ln1QY"g r(ZMZ^ 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:
lH%%iYBM • 一致性误差和
w/1Os!p • 窗口效率
6_=t~9sY 在定义区域内对高帽进行分析。
1B0+dxN` -:V0pb 11.评估的不同区域 )yTBtYw3
.:~{+
<*`
J<vVsz+7: =Hd+KvA 12. 存储谐波场集 #0*oj/ r%uka5@ _{C
=d3 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
WV8vDv1jt 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。
n>XfXt = 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)。
.T\jEH8E J$D/-*/@
Y& p
~8 #dj,=^1_14 13. 临时文件的存放位置 "\~d!"n|2 }m -A #4. xf7_|l 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。
}8LTYn 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。
KW@][*\uC 建议硬盘空间超过100GB。
@Rw]boC lc(}[Z/|V
WNK)IC~c S\S31pYT 14.结果 =M ."^X ra|Ku!
BCI[jfd 7 4XNdsb 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。
r:U/a=V 邻近的数值探测器结果。
Xk9 8%gv :;URLl0 15.模拟结果 uhvn1" oqa8v6yG'
l&_PsnU 16.总结 A(D3wctdr • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
HXb_k1n • 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。