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。
6uXYZ.A G-^ccdT 1.建模任务 {n {} Y. ?(<AT]h V: YPy))>Q>cK 2.光源参数 @!'H'GvA bg*{1^ 
KJ) &(Yx XfrnM^oty U
^9oc& •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
=5 M>\vt] • 光源平面直径：100μm×100μm
GKtQ >39B • 空间相干长度：3μm×3μm
/_a *C.a6 • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
.Ks vRx •
波长：351nm
Fb' wC `j! [ 3. 衍射扩散器透过率函数 ,s76]$ %4 U}0/V
c26 JrAc]= 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：
R7{hoqI2 • Phase-Only元件
.Cus t • 采样距离：5μm
UG_0Y8$ • 大小：640μm×640μm
0cUt "(] • 相位级：8
/,UkT*+>! • 生成的目标模式：圆形高帽
@ 1A_eF i|^6s87"N2 
{ bn#:75r AZ y2Pu56 4. 光源的辐射特性 }AqD0Qd2Hj )x &@j4, q)b?X
^ 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
>NA7,Z2. • 发散角
'e64%t • 空间相干长度
CWQ2iu<_0 • 或模式的腰束半径。
I7^X;Q
F +yH~G9u( 
F:S>\wG, ] /Qy1, 5. 空间扩展光源建模 veg!mY2& Z<<gz[$+p by[i"!RCu • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
C}'="g^=sl • 对于这个案例，最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
~9{;V KgK {taVAcb 
h)^A3;2F 6.系统：光路图（LPD） yWi0 tE{ • 在光源和扩散器元件之间，放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
S!W/K!wf
• 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function（存储（透过率）函数）表示，在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
bXwoJ2 • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
XuoEAu8] _I-VWDCk 
H&Y{jqua 1 3 `0d 7. 存储透过率函数 ]~S+nl yd<
2qMsa>~
bH&)rn u<=KC/vZe • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
JOx ,19r 5vX 8mPR_ 8. 生成的谐波场集（光视图） _s^:zPl qJXsf M6 Tb1}XvZ • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
fb.\V]K • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
DwY<qNWT wEnuUC4j 
5Sjr6l3Vq8 t)gi.Ed1"L 9. 生成的谐波场集（数据视图） Ryba[Fz4Di VMZ]n%XRXW 
zP(=,)d }{wTlR.] ]8m_* I! • 数据视图分别显示了每个模式。
O(D5A?tv! • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
B(\r+" PB • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
ke9QT#~p!- v=.z|QD^1 10.评估价值函数 |v$%V # Bo
UhSh(E8p>
5Hwo)S]r Uc&6=5~Ys\ 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：
?VZ11?u • 一致性误差和
@UpC{M--Wr • 窗口效率
B]|6`UfB 在定义区域内对高帽进行分析。
Q\27\2 X$- b oe? 11.评估的不同区域 2fzKdkJhe
," C[Qg(
XJmFJafQD # 5y9L 12. 存储谐波场集 &N"'7bK6n 0Oc} rRH(C [arTx ^ 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
*b Ci2mbm@ 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
dNUR)X#e 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
oNuPP5d[] PG6[lHmi 
=de<WoKnu2 b|sc'eP#? 13. 临时文件的存放位置 (ve+,H6w\ U#;51 _ a [1sA12 基于模式的数量和每个模式采样点的数量，则要求大量的硬盘空间来存储单个谐波场集。
{ H=oxa 可以通过File菜单→Global Options→Other 设置来改变存放临时文件的硬盘目录。
IjG5X[@ 建议硬盘空间超过100GB。
tS\=<T GA|/7[ I} 
^uyN v-'F [1z{T(dh 14.结果 ;".z[l * 8yE!7$Mj 
:O9P(X* jrm0@K+<IA 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。
V~OUE]]Q 邻近的数值探测器结果。
XnBm`vk?V! sS,
z zx< 15.模拟结果 `[WyH O|8 <fNGhmL 
UhsO\ 9}qH 16.总结 (E!%v`_0 • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
xME(B@j • 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。
