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。
;EE{~ CuV=C
Ay> 1.建模任务 B^Rw?:hN GU;TK'Yy? muqfSF 2.光源参数 /j=DC9_ %XDip]+rb
mGMinzf b#/V; c0,gfY%sI$ •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
(;Dn%kK • 光源平面直径:100μm×100μm
Zu [?' • 空间相干长度:3μm×3μm
%WJ\'@O\ • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
/
y":/"h •
波长:351nm
,=q7}5o Y h&:Q$*A> 3. 衍射扩散器透过率函数 i;uG:,ro 5VoOJ_hq [Ls2k&)0 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟:
&cn%4Er • Phase-Only元件
#%}u8\q • 采样距离:5μm
ctwhfS|Y0 • 大小:640μm×640μm
7 ~% • 相位级:8
47(1V/r • 生成的目标模式:圆形高帽
2F*Dkv ZmR[5 mv@
rSc,\upz toYg$IV 4. 光源的辐射特性 {Vt^Xc [][:/~q! Y9I #Q 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
0Tn|Q9R • 发散角
uP%;QBb • 空间相干长度
21)-:rS • 或模式的腰束半径。
8g2-8pa{ 6\S$I5
!lt\2Ae (x@i,Ba@ 5. 空间扩展光源建模 #%=vy\r Wj f>:\w -Uhl9
= • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
\3js} • 对于这个案例,最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
P*"AtZuY] 1>*UbV<R;u
_sf0{/< ) 6.系统:光路图(LPD) ^%'tD • 在光源和扩散器元件之间,放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
kgbr+Yw2X • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function(存储(透过率)函数)表示,在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
{pQ@0b • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
,$zSJzS T$N08aju#
0u&?Zy9& <*6y`X 7. 存储透过率函数 J9$]]\52s.
;o)`9<es!2
n[cyK$" PE6u8ZAb" • 对于规律的量化相位透过率函数,可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
V~uA(3\U p?`|CE@h7 8. 生成的谐波场集(光视图) ,ovv ]Buk9LTe KiRt' • 模拟结束后将返回一组谐波场集(HFS),其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
Rcx'a:k • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
GYb2m"a) >.nt'BQ
Rp%\`'+Xz %OfDTs 9. 生成的谐波场集(数据视图) e5/DCz Mbi+Vv-
`S~@ FX ]JCB^)tM x8rFMR#S= • 数据视图分别显示了每个模式。
VOF:+o@. • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
.Zo9^0`C • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加,因此散斑会消失,并获得均匀化效果。
__zu-!v aXid;v, 10.评估价值函数 4[V6so 0
'/qe#S
g]#zWTw( *~oDP@[S 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量,使用了两个可编程探测器来计算其参数:
H1b%:KRVK • 一致性误差和
MzW$Sl&: • 窗口效率
;KZ2L~
THG 在定义区域内对高帽进行分析。
eiSO7cGy \#oV<MR 11.评估的不同区域 /$4?.qtu
yI)fu^
I:>d@e/; 6;c{~$s~[ 12. 存储谐波场集 sbiDnRf /:L&uqA 9 0(oV& 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
J<$'^AR9"q 由于谐波场集可能包含上百种模式,那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
"BNmpP 对于这样的情况,VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置,或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置(在RAM或者硬盘中)。
:IKp7BS kC#B7*[RM
bDh(;%= e$+? v2. 13. 临时文件的存放位置 C5z ,`2xfVa- 3eDx@8N
} 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。
-a^sX%|Bl 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。
OZ]3OL, 建议硬盘空间超过100GB。
e5\1k#@
CvSG!l.6f<
}8KL]11b F"0jr7 14.结果 (C[S?@S lukRFN>c"
xF>w r
r J#;m)5[ a% 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。
?#y<^oNM 邻近的数值探测器结果。
30v1VLR_) [eik<1=,~? 15.模拟结果 w [x+2 L ]'CA^N
",@g 16.总结 /r{5Lyk* • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
e ^&8x • 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。