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。
)@X
`B d %(c5T)B9 1.建模任务 [%8t~zg !yo/ F&6 %,l+?fF 2.光源参数 8op,;Z7Y
~s
:Ml
KNkVI K ,r&:C48dI VI}.MnCa •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
(#dwIBBFt • 光源平面直径:100μm×100μm
^^ Q'AE • 空间相干长度:3μm×3μm
#~
:j< =o • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
MQ9Nn|4 •
波长:351nm
`*A!vO8 )CYm/dk 3. 衍射扩散器透过率函数 ^*
xhbM; HF3W,eaqK [r,ZM 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:
$yZ(c#L • Phase-Only元件
w4: • 采样距离:5μm
[>B`"nyNQ • 大小:640μm×640μm
jkPye{j • 相位级:8
.=j]PckJO • 生成的目标模式:圆形高帽
0I8w'/s_g9 @AXRKYQ{t
986y\9Zu NA%(ZRSg( 4. 光源的辐射特性 'Xl_,;W] S(K}.C1x M@G <I]\ 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
O#}'QZd' • 发散角
zL1*w@6 • 空间相干长度
[hLSK-K 9 • 或模式的腰束半径。
.,)C^hs@ Ur`jmB
,qx;kJJ 0@FZQ$- 5. 空间扩展光源建模 v<*ga7'S ?0v(_ v g UfLw • 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。
/[[_}\xI% • 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。
d"E@e21 i2a""zac
#cN0ciCT' 6.系统:光路图(LPD) 5 A/[x$q • 在光源和扩散器元件之间,放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
G_fP%ovh • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function(存储(透过率)函数)表示,在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
\S[7-:Lu^ • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
Orb('Z,-3 u?OyvvpH
S,K'y?6 : ryE`EhB 7. 存储透过率函数 kRCuc}:SB
So?ScX\lG
fM[Qn*. ~1x,m.f8 • 对于规律的量化相位透过率函数,可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
+=XDNSw QAp+LSm 8. 生成的谐波场集(光视图) MwoU>+XB On[:]# *W'F6Hpu • 模拟结束后将返回一组谐波场集(HFS),其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
=hs
!t|(* • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
eR'Df"+ 6x1!!X+)+
y^7ol;t -`z`K08sT 9. 生成的谐波场集(数据视图) 7pB5o2CD0
:Hk:Goo2
=j%B`cJ66_ 8hx4s(1! orGNza"A • 数据视图分别显示了每个模式。
54TW8y `h • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
ZRDY`eK • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加,因此散斑会消失,并获得均匀化效果。
+-~:E_G
E *[dc 10.评估价值函数 `yjHLg
@a AR99 M
A]fN~PR '8.r 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量,使用了两个可编程探测器来计算其参数:
I~LN)hqd o • 一致性误差和
YCJ6an • 窗口效率
X!} t`` 在定义区域内对高帽进行分析。
c7$L: mv7><C 11.评估的不同区域 (!-gX"<b
q[6tvPfkX
QvM+]pdR6 <h(KIY9T 12. 存储谐波场集 7H$0NMP `[hc{ynO| %9,: 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
%LeQpbyOR 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。
Ls8@@b,t2 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)。
8]@)0q {r I{8fTod
e):jQite
<eU1E}BDQ 13. 临时文件的存放位置 VR86ok M2K{{pGJ[& gB4&pPN 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。
d~bZOy 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。
q^:>sfd 建议硬盘空间超过100GB。
P`/;3u/P ~U] "dbQ
1 &24:& >FO4] 14.结果 _lWC)bv` d~i WV6Va
,EkzBVgo ~vqVASUc, 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。
-^ )0c 邻近的数值探测器结果。
Y7WxV>E ~7!=<MW 15.模拟结果 8v$2*$ (IlHg^"
l;*/F`>c 16.总结 =fJDFg • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
P$YY4|` • 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。