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。
S+_}=25 w#]%I+ 1.建模任务 N!aV~\E ^uC1\!Q1 Rm"lRkY4I[ 2.光源参数 j[9xF<I c.,eIiL 
OP%h` eQJLyeR+ YtE V8w_$ •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
>\%44ba6 • 光源平面直径：100μm×100μm
r B)m{) • 空间相干长度：3μm×3μm
@UE0. R< • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
6 D@tCmmq •
波长：351nm
j= M_> `)!)}PXl 3. 衍射扩散器透过率函数 GAEz
:n M"ZP s
VTy!<I 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：
'l)@MX bGL • Phase-Only元件
{b8!YbG • 采样距离：5μm
'9]%#^[Q • 大小：640μm×640μm
XLI'f$w& • 相位级：8
+7^{T:^ht • 生成的目标模式：圆形高帽
~`u?|+*BO F;}?O==H; 
/%=p-By<V 1D N, 4. 光源的辐射特性 +);o{wfW |C\g 3N- v5RS <?o 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
?9
m3y0 • 发散角
(;+ JM*c2N • 空间相干长度
Y:ZI9JK? • 或模式的腰束半径。
m%'9 z L c VE d\* 
3JW Hyo av&dGsFP 5. 空间扩展光源建模 84cmPnaT 'w^ 1re= R *Iyv${ • 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。
fZ 1 7 • 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。
#<MLW4P v$owG-_>< 
VsNqYFHes& 6.系统：光路图（LPD） 8~Rja • 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。
XK{`x< • 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。
4ehajK • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
KAO}*? Qf$0^$ " 
sO ~ N2 s"=e (ob 7. 存储透过率函数 | ^^;v|
4qrP At
nZ$,Bjb N V^ktln • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
7E%ehM6Y 8L|rj4z<# 8. 生成的谐波场集（光视图） "/O0j/lm iS hB ^ ~i=/@;wRp • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
f]0kG • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
f c+P`r Q4Hf!v]r 
f>;5ZE4Zu Z =L' [6 9. 生成的谐波场集（数据视图） I`5F& 8J{ L>).o%(R 
BT2[@qH|qF i('z~ n,9 *!1y • 数据视图分别显示了每个模式。
=9LC "eI&| • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
BO#f z q% • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
{MO`0n;
rt FJ!N)`[ 10.评估价值函数 U-Fr[1I6p
s^AQJ{X
13}=;4O 6aX m9 J 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
svU107? • 一致性误差和
s3uT:Xw3rW • 窗口效率
49
fs$wr@ 在定义区域内对高帽进行分析。
^pKC0E[% 0d9rJv}~ 11.评估的不同区域 +VAfT\G 2
R
=mawmQ2
c_kxjzA# 0;!aO.l]K 12. 存储谐波场集 7 G~MqnO| U@BVVH?,o VS%8f.7ep 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
>Djv8 0 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。
z
}R-J/xr2 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）。
Q5Y4@ R D=!No? 
ceH7Rq:4W R
7xV{o 13. 临时文件的存放位置 OJbY \U f dck/|`t P+%O]v1 Ob 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。
WN?!(r<qA_ 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。
nm*1JA.: 建议硬盘空间超过100GB。
pn{.oXomf V tZ 
0 -=onX Jn' q'+ 14.结果 ,HUs MCXQ S]K^wj[ 
B5=L</Aj |jEKUTv,G 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。
O >n L ;I 邻近的数值探测器结果。
]^8:"Ky' 4w*F!E2H\} 15.模拟结果 E{wVf_K IN , @ 
!CPv{c`|qg 16.总结 D<5gdIw • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
FGy7KVR • 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。
