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。
aD2*.ln>< 8O6_iGTBh 1.建模任务 ! .AhzU1%Y D?^540,b lW
p~t 2.光源参数 O #Z/+\U S?L#N 
BDy5J2<<7l t05_Px!mW SB TPTb •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
Vv yj • 光源平面直径：100μm×100μm
v
dU%R\ • 空间相干长度：3μm×3μm
|zq4* 5 • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
*(G& B\ •
波长：351nm
|QVr `tE< bni) Qw 3. 衍射扩散器透过率函数 7R,qDp S R:~(Z? zOB !(R 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：
p*
RC • Phase-Only元件
zsDocR • 采样距离：5μm
Yt+h2ft! • 大小：640μm×640μm
+3;Ody"59 • 相位级：8
EUy(T1Cl&& • 生成的目标模式：圆形高帽
d ",(a Z >GXXjAIu/ 
XA)'=L!^ ZqQ*}l5 4. 光源的辐射特性 gfde#T)S gWOt]D&#/ 1a$ I rQE 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
WuM C^ • 发散角
5 6DoO' • 空间相干长度
BC! 6O/kr • 或模式的腰束半径。
Z~p!C/B Fu7M0 X'p 
+~Tu0?{Z 0 E ] B7 5. 空间扩展光源建模 H z@h0+h :g2
}C uvnI>gv • 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。
bb;(gK;F • 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。
M-J<n>hl *}cSE|S% 
F_=1;,K% 6.系统：光路图（LPD） OQp, 3 M{_ • 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。
&nY;=Hv`WY • 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。
&gn-Wb? • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
=gjDCx$| :et#0! 
$wV1*$1NM nPFwPk8=M 7. 存储透过率函数 PD6_)PXn
?Ik4
?Go!j?#a c2 A ps • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
ObG=>WPJa T\9~<"P^ 8. 生成的谐波场集（光视图） ST
Z]8cw y$ b]7O 8{0k0 &x • 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。
8 #}D
: ( • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
iWA|8$u4gm vXv;1T 
=\};it{u ?9mkRd}c 9. 生成的谐波场集（数据视图） kn"q:aD ^/@ jwZ 
]< XR]FHx) X g7|JS! sOBu7!G% • 数据视图分别显示了每个模式。
5Bjgr • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
,.tfWN%t\ • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
CnISe^h i47 j lyH 10.评估价值函数 SA;#aj}rV
z6*<V5<7
J2VTo: In A +getdr 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
F;q#& • 一致性误差和
lg$zGa? • 窗口效率
% 0T+t. 在定义区域内对高帽进行分析。
-/P \"c S( ^.?z 11.评估的不同区域 +4))/` D A
r'GP$0rr9!
HKDID[d0 B<?w h0 12. 存储谐波场集 UUc8 *yU)
)h{ ]k= =elp H^N 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
XH}'w9VynR 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。
em{ (4!W> 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）。
r^Zg-|gr 47K1$3P 
"N?+VkZEv 8s{?v &p 13. 临时文件的存放位置 l{j~Q^U}) r|u MovnV Dd/wUP 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。
'cix`l|^ 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。
<{5EdX 建议硬盘空间超过100GB。
*)M49a*UD v59dh (:`Z 
)3Z ^h<"j BZ!v%4^9 14.结果 aJ") <_+ 6 Orum/|h 
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E !K
f#@0E.. 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。
4%nE*H% 邻近的数值探测器结果。
R_XR4)(< a2'^8;U*_ 15.模拟结果 *!s; "U y){
k3lm0 
scLn= 16.总结 9RN-suE[ • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
Od4E x;F • 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。
