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。
`G:hC5B h%v qt~0 1.建模任务 $*Wa A`(U gi)C5J4
+~M.Vs X 2.光源参数 %kgT=<E ' r@wE ?hK 
CoWT :&2% x Lc "{ePFh •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
&+ H\ST(/ • 光源平面直径：100μm×100μm
cFuQ>xR1 • 空间相干长度：3μm×3μm
,_=LV • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
PGVP0H+RV •
波长：351nm
7_rDNK@e Ke~!1S8= 3. 衍射扩散器透过率函数 ng6E &<Z EZ hk(LE n0%S: ( 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟：
G(t &(t`[ • Phase-Only元件
!FB2\hiM • 采样距离：5μm
4!
F$nmG) • 大小：640μm×640μm
/ sPa$D • 相位级：8
{>TAnb?n • 生成的目标模式：圆形高帽
_) 4zm %>y!N!.F 
O(_f&a s5MG#M 9 4. 光源的辐射特性 Xd1+?2 vy >(?[
9C5F#(uY 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
'] _7Xa' • 发散角
q 1u_r • 空间相干长度
NL!xk cXO • 或模式的腰束半径。
w[ )HQ1K u~mpZ"9$ 3 
{?X +Yw `/WOP`'zM 5. 空间扩展光源建模 {e0aH `me pF}E`U=Z Vn_>c#B • 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。
x_/H • 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。
F#qc#s Y'R/|:YL@ 
y'JJ#7O= 6.系统：光路图（LPD） ] xIgP% • 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。
P;|63" U • 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。
|]-~yYqP3 • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
d/YQ6oKU :z|$K^)7Z 
uF)^mT0D= (+u&b< <6N 7. 存储透过率函数 UCo<ie\V
Kf$6D 79#
xq%BR[1 p-7?S^!l • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
LVL#qNIu ICTjUQP 8. 生成的谐波场集（光视图） t6)R 37 ,.L o)[( 4(,X. GVY/ • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
";n%^I} • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
8|\xU9VT i/C0
(! 
!Uhc jfq`e 7a. iT-* 9. 生成的谐波场集（数据视图） V@ 1,( (,l ?b]f$
2 
;BHIs s7 ZMK1V)ohn S@4bpnhK • 数据视图分别显示了每个模式。
bF +d_t • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
W)Yo-% • 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。
s>TC~d82 4!?4Tc!X 10.评估价值函数 ZalL}?E
?
]Rmu +N|
h{?f
uoZj% S7R*R} 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：
}F3}"Ik'L • 一致性误差和
F-Ku0z]){? • 窗口效率
H LE%f; 在定义区域内对高帽进行分析。
B{V (g"dM iX>)6)uJ 11.评估的不同区域 obgO-d9l
LM!@LQAMY
j?! /#' RF\h69]:I 12. 存储谐波场集 MLmv+ 2n Sz0 . n+Ng7 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
tZr_ {F @ 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。
U 8 zs=tA 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）。
P;ZVv{m T 8%b-.O:_$ 
O%Qz6R +# @2, 13. 临时文件的存放位置 (IAR-957pN h>/ L4j*Z ED A6b] 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。
:,'.b|Tl.b 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。
u>2opI~m 建议硬盘空间超过100GB。
}&EdA;/o_ 2]tW&y_i 
S Fqq(K2u :IozWPs* 14.结果 * +J`Yk7} 2(Nf$?U @0 
u4[rA2Bf8E `Z
(` 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。
t&G #% 邻近的数值探测器结果。
` >k7^!Ds z+nq<%"' 15.模拟结果 ?"p.Gy) _P=L| U#C 
(i]0IYMXy* 16.总结 : )k|Onz • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
Qgl5Jr. • 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。
