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。
R OQIw Q-N.23\1 1.建模任务 WH$
Ls(' 7u^6`P ,P d2ZfZ 2.光源参数 >K XT2+w [}_ar 
h@D4~(r ]H|1q uT DEC,oX!bI1 •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
5+O#5" v_ • 光源平面直径：100μm×100μm
<!|2Ru • 空间相干长度：3μm×3μm
:+,qvu!M7 • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
),6Z1 K1 •
波长：351nm
rbP3 & L X|wXTecg*| 3. 衍射扩散器透过率函数 6A/|XwfE/v /(nA)V( : zj;y`E Nj 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：
9aC>gye! • Phase-Only元件
t>v']a +k • 采样距离：5μm
/aJl0GL4! • 大小：640μm×640μm
BWX&5"" • 相位级：8
4p~:(U[q • 生成的目标模式：圆形高帽
%GS)9{T& MU&5&)m 
Ck.GN<#-^P Ec6 {?\ 4. 光源的辐射特性 1|cmmUM-'v Tni Z!ud uj/le0 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
"=f*Lk@[ • 发散角
)-a_,3x%j • 空间相干长度
.+B)@? • 或模式的腰束半径。
nw5#/5xw J= |[G' 
z4J-qK~2 f3l >26 5. 空间扩展光源建模 Wu Gm~<NS ` ?6m0|\@ ); |~4# • 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。
c*1x*'j. • 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。
t8)Fkx#8} ^L C5 orO 
U.6hLFcE 6.系统：光路图（LPD） JrL/LGY • 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。
{Ue6DK % • 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。
cW GU?cv} • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
KuI>:i; dadMwe_l0 
$oua]8! !s)$_tG 7. 存储透过率函数 (I~,&aBr
)sS< %Xf
{G{@bUG]p $qrr]U • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
bo -Gh` D@JHi'F 8. 生成的谐波场集（光视图） !7 ^He3 #/jHnRrQ ev guw*u • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
1[Mr2 @ • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
O@=mN*<gg0 gaCGU<L 
!eTS PM RY~)MS _C 9. 生成的谐波场集（数据视图） ntkinbbD ``E;!r="v 
YJ6vyG>%C p.}[!!m P X%F9 .<4 • 数据视图分别显示了每个模式。
s]& y\Z • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
D&^ :hs@ • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
\S@A
/t6pa D!sSe|sL^ 10.评估价值函数 Cg|uHI*
0Its;|
^#Y6
E jh?7+(Cw 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
Y}#^ n7*w~ • 一致性误差和
P3
Evv]sB@ • 窗口效率
s+w<!`- 在定义区域内对高帽进行分析。
h9-Ky@X` ~^ C7(g ) 11.评估的不同区域 #&:nkzd
% b&BLXW
s*X\%!l9 w${=dW@K 12. 存储谐波场集 Gehl/i- ["IJ h A X#!9-m3 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
Zll ^tF# 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。
>V$#Um?AXj 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
\O?B9_ R
_Y&Y- 
@ice MD. k$ M4NF~$ 13. 临时文件的存放位置 {.OoOqq9 !491
\W0ZH /
IS WC 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。
<khAc1" 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。
~.lH) 建议硬盘空间超过100GB。
DQICD.X6R >PVi 3S 
Ju[`Qw`I 7x]nY. \ 14.结果 6V?RES;X 7jbm w<d)9 
1c"m$)a4 h3IkOh4|h 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。
~
7Nyi dV; 邻近的数值探测器结果。
R "o,m @]tGfr;le& 15.模拟结果 $Ig,cTR.b nQHd\/B
yy1r,dw 16.总结 .8!0b iS • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
LD~'^+W • 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。
