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。
SFCKD/8 ,_;+H*H>" 1.建模任务 sk !92mQ R|aA6} /I :U)>um34e 2.光源参数 8Q&.S)hrN zK`f X 
kXimJL_<g pwo5Ij,~q
WM$)T6M •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
&Fo)e a • 光源平面直径：100μm×100μm
?mKj+ Bk2 • 空间相干长度：3μm×3μm
w#.Tp-AZ;\ • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
E +\?|q !T •
波长：351nm
k$
k /U *lHI\5 3. 衍射扩散器透过率函数 ~XAtt\WS
jO
xH' 1I ^.bYLF 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：
s`"o-w\$> • Phase-Only元件
C"l_78 • 采样距离：5μm
hz#S b~g • 大小：640μm×640μm
)9'eckt • 相位级：8
6&/H
XqP • 生成的目标模式：圆形高帽
BDoL)}bRE Z#7T!/28 
W+k`^A|@ {!5"Y(>X 4. 光源的辐射特性 'Gwa[ |6i )zw}+z3st XrR@cDNx{ 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
Eq$Q%'5*ua • 发散角
mXZOkx{ • 空间相干长度
J qWMO!1 • 或模式的腰束半径。
&4M0 S+. 'Okitq+O 
qh}M!p2 v%Rc wVt| 5. 空间扩展光源建模 dm3cQ<0 >C""T `5] _nw=^ zS • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
i8R.Wl$l • 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。
'VA\dpa{J GE4d=;5 
|k5uVhN 6.系统：光路图（LPD） zA+&V7bvy • 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。
.#n1p: }[ • 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&6= z • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
<3\t J pT Yq#9 
#6g-{OBv Jp)>Wd 7. 存储透过率函数 bA]/p%rZ8
&.k'Dj2hf
d ; (&_; Y9F78=Q • 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。
S.o 9AUv9 (QQ /I; 8. 生成的谐波场集（光视图） ]'Y
vI! r X\3IY:Q@T 1B~H *=t4h • 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。
)W^Wqa8mG| • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
3UeG>5R "B`yk/GM] 
G'c!82;,? w
<zO 9. 生成的谐波场集（数据视图） xR5jy|2JJ 2^ 'X 
X$,#OR /7Z0| Zw] [~$Ji&Dd • 数据视图分别显示了每个模式。
M ,.++W\ • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
]/;0 • 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。
hg7`jE&2 uiq)?XUKv 10.评估价值函数 k,0R pE
fd >t9.
@D K,ka( >O[# 661 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：
<Q)6N!Tp^ • 一致性误差和
kQlXcR • 窗口效率
O?Xg%k# 在定义区域内对高帽进行分析。
RW
23lRA6 vG WX= O 11.评估的不同区域 PQAN ,d
>*%ySlZbs
+:w 9K!31- 2!/*I: 12. 存储谐波场集 bG
nB V7b :,<e \2i4]V 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
m;o \.s 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。
*g&[?y`UC 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）。
~V3pj('/)' pLMki=.Ld 
cT^,[ 3i:c 8YFfnk 13. 临时文件的存放位置 u {=(] n c>d+q9M }S'+Ytea 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。
p" ht|x 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。
Uj}iMw, 建议硬盘空间超过100GB。
Z[KXDQn8 `9 b/Q 
l<)(iU l i}4d + 14.结果 <jU[&~p EL 80f>K 
1R9hA7y&,/ e#IED!U 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。
/HH5Mn* 邻近的数值探测器结果。
s&Y~ 48{ +#O ?a`f 15.模拟结果 cX"[#Em#
HB`u@9le 
F> &Q5Kl R 16.总结 5~4I.+~8 • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
4 W}8?&T • 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。
