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。
;{q7rsE [ #A!B#` 1.建模任务 JF%+T yMe g}$]K!F #R305 2.光源参数 0D|^S<z6 lx U}HM
c(ZkK exTpy I#Iu:,OT •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
Nypa,_9} • 光源平面直径:100μm×100μm
H:,rNaz7D^ • 空间相干长度:3μm×3μm
x?va26FV • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
JT[|l-\zo •
波长:351nm
9"=:\PE d@7
]=P: 3. 衍射扩散器透过率函数 tE3!; o`M7:8G 8.{5c6G 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:
!wJ~p:vRdY • Phase-Only元件
'Xxt[Jy • 采样距离:5μm
)(PA:j • 大小:640μm×640μm
@,i:fY • 相位级:8
~-A5h( • 生成的目标模式:圆形高帽
x}AWWmXv oq^#mJL
(gvaYKvr ::9U5E;! 4. 光源的辐射特性 dL |D 2e/ JFhA -+Kx^V#'R 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
\[B5j0vV, • 发散角
,l&Dt, • 空间相干长度
qg'RD]a> R • 或模式的腰束半径。
B r`Xw^S eqZ V/a
(O\5gAx DNLqipUw 5. 空间扩展光源建模 {"Van,w }_@*, BC Jo/m • 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。
R',Q)< • 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。
Owo2DsT t Q\<C9%a
k_
UY^vz. 6.系统:光路图(LPD) *_!nil 3(i • 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。
$!G7u<`na • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function(存储(透过率)函数)表示,在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
l"f.eo0@7 • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
^QpP' U rm&4&y
vCb3Ra~L` B~D{p t3y 7. 存储透过率函数 E2Q;1Re@
K#%L6=t$<
=$X5O&E3' p3&/F=T;) • 对于规律的量化相位透过率函数,可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
V\W?@V9g- ~-.}]N+([ 8. 生成的谐波场集(光视图) O6pswMhAc Mi%i_T^i P%8
Gaa= • 模拟结束后将返回一组谐波场集(HFS),其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
fFMGpibkM • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
T&oY:1D,g qg7.E+
}TzMWdT V:fz 9. 生成的谐波场集(数据视图) ?T3zA2 "T=Z/@Vy
e=<knKc
Q ^HgQ"dD
< Q>8F&p?R • 数据视图分别显示了每个模式。
/x c<& • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
5z~rl}`v • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加,因此散斑会消失,并获得均匀化效果。
B8F.}M-! H!?Av$h` 10.评估价值函数 :.e`w#$7
q_bE?j{
'W(+rTFf! z#ab
V1
Xi 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量,使用了两个可编程探测器来计算其参数:
^I4'7]n- • 一致性误差和
E
( • 窗口效率
48hu=,)81* 在定义区域内对高帽进行分析。
{;4Y5kj Jr$,w7tQn@ 11.评估的不同区域 Ls< ";QJc
b#`XmB
]VtVw^ ir 0{^@kxV 12. 存储谐波场集 DDxbIkt #?\$*@O -^LUa]"E 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
f!%G{G^` 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。
dn(I$K8 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)。
!m"LIa#/Cs qB6@OS
Jmrs@ nr7#}pzo 13. 临时文件的存放位置 I
L]uw 5b> -t#N, .B?6 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。
O'm><a>8 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.0Evr: 建议硬盘空间超过100GB。
cq lA"Eof K.) ionb
jr[(g:L iO1ir+B\ 14.结果 kt`_n+G '!eg9}<
G &,1 NjSi qTSyy= 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。
`_%UK=m
邻近的数值探测器结果。
ha[c<e]uo[ o>WB,i^ G 15.模拟结果 =og>& K TL&