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。
Kn3q q Y: &?xR 1.建模任务 !9=hUpRN 3Tze`Q 9 )1ia;6} 2.光源参数 c mgI,n-o? 9,|{N(N<! 
-y]\;pbZ0
o`S| fkE4 [X7f •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
`<&RZB2 • 光源平面直径：100μm×100μm
Jj+| >(P • 空间相干长度：3μm×3μm
usEd p • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
cF!ygz// •
波长：351nm
Nq'Cuwsp h(]aP<49L 3. 衍射扩散器透过率函数 2[f8"'lUQ H59}d
oKH +c4]}9f! 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：
*y[i~{7 : • Phase-Only元件
hZ NS$ • 采样距离：5μm
q<(yNqMKP • 大小：640μm×640μm
`tA~"J$32l • 相位级：8
OAPR wOQ^= • 生成的目标模式：圆形高帽
Q A?e2kd # 4S">u 
n'R9SnW ipU,.@~# 4. 光源的辐射特性 k(1]!c4J0 7U68|\fI! v0euvs 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
P0O5CaR • 发散角
`^HAWo;J • 空间相干长度
,] HH%/h
• 或模式的腰束半径。
U-/-aNJ]U l>K z5re^ 
;=\vm"I? @IL_ 5. 空间扩展光源建模 j3{8]D J.'}R2gT1 S1 oRMd)r • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
O=E"n *U • 对于这个案例，最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
ELoE-b)Cb 6 ,jp-` 
+Hx$AB H 6.系统：光路图（LPD） q]Y [W1 • 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。
I3Gz, y+ • 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。
mFCD wh] • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
BR\3ij m(Ghe2T: 
qOaI4JP@ p)l >bC?3 7. 存储透过率函数 1 .\|,$
=xwA'D9]
;/gH6Z? 9W{`$ 30 • 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。
%|mRib|<C 8W' ,T 8. 生成的谐波场集（光视图） <vS J< WY u&MlWKCi tMM *m • 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。
i}SJ • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
pqmb&"l AQX~do\A 
951"0S`Lo awP
']iE 9. 生成的谐波场集（数据视图） 1=LI))nV ^rF{%1 DT 
< >3}<i<[& ,G2]3
3Z JMp>) *YS • 数据视图分别显示了每个模式。
+EI+ @hS • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
yZ7aH|Q81B • 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。
;-SFK+)R" 3Z?"M 10.评估价值函数 MExP'9
Gao8!OaQ
$`7cs}# .hI3Uv8[ 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
[UO?L2$& • 一致性误差和
h <KE)^). • 窗口效率
RmXC
^VQ 在定义区域内对高帽进行分析。
Y{c_5YYf Z}#, E ; 11.评估的不同区域 3`y9V2&b
qs\ O(K8
{Rc!S? 8 A hjK*nJF 12. 存储谐波场集 );4lM%] eb 8?ig/HSt2 vZEeb j 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
[x}]sT`#a 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。
x!6&)T?!n 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）。
8m? 9?OV5 N}ur0 'J0 
Rw4"co6 ~ I in| 13. 临时文件的存放位置 Uh QsT^b_ 6{2LV&T=u 7:fC,2+ 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。
/_Z--s> j 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。
ex_Zw+n 建议硬盘空间超过100GB。
+eiM6* /0 5|l&` fv` 
A`E7V }~ <]f
ru1 14.结果 Az +}[ t 2&*r1NXBE 
v7rEU S - W/*2I3a 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。
JZ# O"rF 邻近的数值探测器结果。
9 *>@ s ~ *-(_<FH 15.模拟结果 <
C54cO >)g`;iO 
F
Qtlo+ 3 16.总结 OnO56,+S^ • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
cID{X&or • 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。
