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。
: L_B G)dM 0wFH!s/B 1.建模任务 v+e|o:o# ?0_7?yTR/ eUl/o1~mXa 2.光源参数 QRLJ_W^&u x f4{r+ 
kAM1TWbaVQ YU QtMf9 7O`o ovW$ •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
-
}!H3]tr • 光源平面直径：100μm×100μm
q!f1~ aG • 空间相干长度：3μm×3μm
kkvtB<<Y • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
ri1C-TJM) •
波长：351nm
/U6% %%-D` o$C| J]% 3. 衍射扩散器透过率函数 dr{y0`CCN yAL1O 94 zq1mmFIO 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：
e4I^!5)N • Phase-Only元件
r}u%#G+K, • 采样距离：5μm
qn"D#K'&( • 大小：640μm×640μm
=e><z9hY • 相位级：8
Jdy <w&S • 生成的目标模式：圆形高帽
G5D2oQa=8 k> E`s<3 
_ nP;Fx M+wt_ _vHf 4. 光源的辐射特性 >QHo@Zqj( m-T~fJ Fg/dS6=n`? 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
nK3 k]gLc{ • 发散角
:)jJge&^p • 空间相干长度
$j I>[% • 或模式的腰束半径。
_,6f#t Ufo>|A6;$ 
}. )s%4p8
*m+5P r`7 5. 空间扩展光源建模 )a=/ 8ofe ^*R (!P^ 5&CDHc7Oj • 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。
_SZ5P>GIU • 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。
]WJfgN4 /?"8-0d 
lH|LdlX 6.系统：光路图（LPD） 5 / m$)wE • 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。
? 8 1X • 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。
r^HA a GpC • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
1 7hTr ID1?PM 
*.f2VQ~H 5;)*T6 Y 7. 存储透过率函数 LT+3q%W.UC
G>T')A
tPHS98y b'x$2K;E • 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。
$e\N+~KNCy F5gObIJtuY 8. 生成的谐波场集（光视图） q}L+/+b AyE\fY5 c \c Z]RZ • 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。
v4*rPG v • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
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3@cLCe- U[_8WJ7+ 9. 生成的谐波场集（数据视图） m4ApHM2 "o c $ 
h.
hjz? ]Ql 0v"` F #y"=Cz=1u7 • 数据视图分别显示了每个模式。
Az*KsY{/r • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
fW0$ s` • 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。
){Mu~ P Kf7W cJ4b 10.评估价值函数 b_$ 1f >
~krS#\
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8dZ Q]JX`HgPaU 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：
HV] Ze>} • 一致性误差和
9\O(n> • 窗口效率
EU `T6M 在定义区域内对高帽进行分析。
G`]w?Di4 PE@+w#i7* 11.评估的不同区域 4 \ $3
X} JOX9pK
&d$~6'x* "-i#BjZl/ 12. 存储谐波场集 %l9$a`& A[/I#Im7 A| x:UQlu 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
18!VO4u\I 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
mVH,HqsXa 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
D$Ke a
o$_93<zc 
Sgj/s~j~1 Q .RO 13. 临时文件的存放位置 `ti8- DvT+`X?R ,-#GX{! 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。
M'jXve(=yF 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。
K} x/ BhE+ 建议硬盘空间超过100GB。
BnEdv8\,&s 9Vh_[^bR 
Cv TwBJy1 $B _Nc*_e 14.结果 fGu!M9qN4 IcoowZZ 
Q-('5a19J 79ZxqvB\ 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。
ju{%'D!d9 邻近的数值探测器结果。
pC^[ [5A jXcN Al 15.模拟结果 ! Cb=B 9O;vUy) 
nm):SEkC 16.总结 9O >z4o • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
sJ6a7A8) • 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。
