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。
zy5s$f1IA W p7@ 1.建模任务 `Dz]z_
<r7qq$ VM<oUKh_3 2.光源参数 "S B%02 J:~[ j 
a_ 9 |xI mV**9-" XUQW; H •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
G%j/eTTf • 光源平面直径：100μm×100μm
^:cb
$9F • 空间相干长度：3μm×3μm
`uNvFlP • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
y?*[}S •
波长：351nm
_>jrlIfc A"\P&kqMV 3. 衍射扩散器透过率函数 t-eKr uj+ AT%*
~tr cwM#X;FGq
一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟：
1IOo?e=/bM • Phase-Only元件
Z0( ) pT • 采样距离：5μm
aeuf, # • 大小：640μm×640μm
XQ0#0<
• 相位级：8
"o^bN 9 = • 生成的目标模式：圆形高帽
.-('C> @ /`4v"f0V 
k\+y4F8$x teq^xTUF[ 4. 光源的辐射特性 8m/FKO (r v2M"b?Q |n|U;|'^ 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
3r~>~ueZ • 发散角
1EC -e|M. • 空间相干长度
Qm35{^p+ • 或模式的腰束半径。
9:9N)cNvfX 5';/@M 
vi[#? ;pkF ||{T5E-.F 5. 空间扩展光源建模 y+
6`|
h_ !q~X*ZKse cS"f • 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。
45Nv_4s • 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。
K;<NBnH pY{; Yn&t 
PtVo7zO ye 6.系统：光路图（LPD） N5q}::Odc • 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。
ou<S)_|Iu • 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。
}j+~'O4m • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
U Lp)T`P 7af?E)}v 
ONjC(7 JYZ2k=zh 7. 存储透过率函数 88 Fb1!a5Z
2g QY8h8
8Zcol$XS' ! 6p>P4TT • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
i_ |9<7a
Ez06:]Jd 8. 生成的谐波场集（光视图） l 8O"w& *A~ ($ZtL i&A{L}eCr: • 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。
2x-'>i_|g • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
l?3vNa FeR :[y]p7;{f 
BKa A=Bl G"G{AS 9. 生成的谐波场集（数据视图） =]=B}L ` "-G&=( 
U>/<6 Wd Hnfvo*6d.e Ivz+Jj w • 数据视图分别显示了每个模式。
G wgFi@itN • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
_ oQtk^fp • 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。
;V|M3 J y]FrSm^ 10.评估价值函数 <'r0r/0g?
GLo\q:5A
;): 8yBMk lr 9=OlH 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：
z[WC7hvU • 一致性误差和
"sFW ~Y • 窗口效率
oUl=l}qnD 在定义区域内对高帽进行分析。
.i
MnWW "V: 11.评估的不同区域 x7vq?fP0n
Lf5%M|o.)
/6Y0q9 +n@f'a"> 12. 存储谐波场集 x^zdTMNhw Bs_S.JP<` %GM>u2baw 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
n"(7dl? 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;odVaH7 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）。
o^6jyb!j pgC d 
K|`+C1! d/l, C4p 13. 临时文件的存放位置 L30>| g :lgHL3yl \BLp-B1s 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。
%,33gZzf 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。
]PeLcB 建议硬盘空间超过100GB。
F;pTXt}?5 qpoquWZ 
Hr(6TLNw DP|TIt ,Rl 14.结果 $2Ka u 1 4S'[\ZJO 
ojX%R U Nfr:`$k 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。
- &@]M>r@ 邻近的数值探测器结果。
:qBGe1Sv( D)y{{g*Lnm 15.模拟结果 ^ )|&| ,g %o 
p=2 zS. 16.总结 I=U+GY: • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
VF\{ra; • 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。
