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。
?Qd`Vlp7 E0HE@pqr 1.建模任务 )gU:Up24|" f6SXXkO+ ;H8`^; 2.光源参数 I4ZbM nO N0$
uB" 
FmF[S&gFRs B
k\K G sA A;d •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
U4Y)Jk • 光源平面直径：100μm×100μm
2|1CGHj\ • 空间相干长度：3μm×3μm
ZF #lh] • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
1PWi~1q{Q •
波长：351nm
|V}tTx1 8eh3K8tL# 3. 衍射扩散器透过率函数 ,G?Kb# pFu!$.Fr Xf b-<
Q0A 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟：
j ~+(#| • Phase-Only元件
Xa "I • 采样距离：5μm
it>l?h7 I • 大小：640μm×640μm
zw5Ol%JF • 相位级：8
XfIsf9 • 生成的目标模式：圆形高帽
8OS^3JS3" n#?y;Y\ 
z~2;u 5S& ns/*WH&[x 4. 光源的辐射特性 #+h#b%8 ? vik2RW 4`V&Yqwl 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
|Z o36@s • 发散角
l] • 空间相干长度
ZRr.kN+F • 或模式的腰束半径。
)#? K2E , a2=OV 
?aB%h
|VA BoARM{m 5. 空间扩展光源建模 x>J(3I5_b MQ' =qR olHmRJ • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
11 A$#\, • 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。
v[DxWs8q k
$# ,^)T 
v(uNqX.BC 6.系统：光路图（LPD） $p }q ,f. • 在光源和扩散器元件之间，放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
:"i2`y; u • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function（存储（透过率）函数）表示，在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
e!k4 Ij-] • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
#2*R0 _b P+e {,~o 
r"VNq&v]9 ij}{H#0S- 7. 存储透过率函数 *m'&<pg]X
*iSE) [W
O_DT7;g m&MZn2u[4i • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
bc& 5*? YEB7X>p# 8. 生成的谐波场集（光视图） iQiXwEAi[ Q[T)jo,j% = ,s5>2 • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
++|e
z{ • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
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bu2; M2qor.d 
!H9zd\wc ,K.Wni#m 9. 生成的谐波场集（数据视图） &o`LT| *m &~=d;llkT 
8xoC9!xt \rH0=~F-P AbX#wpp! • 数据视图分别显示了每个模式。
LS<*5 HWX • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
:v E\r#hJ" • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
R{9G$b1Due #Xi9O. 10.评估价值函数 :;& 3"-
a L8Z| *
* YLp C^& Et &PzDvU 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：
@M(+YCi:e@ • 一致性误差和
q9nQ/]rkHF • 窗口效率
"OrF81 在定义区域内对高帽进行分析。
22E I`}"J 80LN(0?x 11.评估的不同区域 \"+}-!wr
<07~EP
ql_,U8Jw y# IUDnRJ 12. 存储谐波场集 1 @q"rPE^ 8~iggwZ~h" [4mIww% 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
pH396GFIW 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。
#ahe@|E'Y 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）。
2&2t8.< *>jJ<8! 
Ol X
otp8 }t1 J`+x% 13. 临时文件的存放位置 "X -"uIc :?\Je+iA _Hv@bIL' 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。
lkb,UL;V 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。
+VO(6J n 建议硬盘空间超过100GB。
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fQ gnw?Y 2 14.结果 X>Y>1fI. B \qu XE) 
8/W2;>?wKc W>E|I v[o 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。
N?c!uO|h| 邻近的数值探测器结果。
LbnW(wr6:( pUeok +k_ 15.模拟结果 Pq3|O
Z =L, 7~9 
+?GsIp@>jh 16.总结 8 g3?@i • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
LDj*~\vsq • 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。
