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。
]+[ NX)= P0$ q{ j 1.建模任务 tklU
zv wP1dPl_j:0 9QJ=?bIC# 2.光源参数 h 88iZK .hgc 1 
1W - t})!a D0PP
) 0$ 7{3 •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
AW6]S*rh • 光源平面直径：100μm×100μm
^BjwPh4Z# • 空间相干长度：3μm×3μm
fl~k')s • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
IDzP<u8v •
波长：351nm
!.L%kw7z +IVVs Vp 3. 衍射扩散器透过率函数 /exV6D r uf`o\wqU 8x'rNb 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：
%-]j;'6}cX • Phase-Only元件
<(d ^2-0 • 采样距离：5μm
2Iz@lrO6 • 大小：640μm×640μm
t=S94 ^g • 相位级：8
".v9#| • 生成的目标模式：圆形高帽
iUA2/ A X=(8t2 
+d\ "n %kNkDI 4. 光源的辐射特性
.EH^1.|v H1|X0 a(j sx 8mba( 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
Mi m 9C]h( • 发散角
yt C{,g> • 空间相干长度
9R>A,x( • 或模式的腰束半径。
4' +/R%jk" B/E1nBobC 
wx (| $2{h GfQMdLy\Z 5. 空间扩展光源建模 "rc}mq Pc? d@tm @Qruc\_ • 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。
%S>lPt • 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。
Ay Nl,Xyc4 h'UWf"d 
H|F>BjXn5 6.系统：光路图（LPD） 8<)[+ @$0 • 在光源和扩散器元件之间，放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
LLgN%! & • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function（存储（透过率）函数）表示，在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
,Q(n(m' • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
D8`,PXtV ,a$LT
G7% Nwe~Y 9]|[z{v'>l 7. 存储透过率函数
+aP %H
jc;&g)Rv
l:Ci'= PhKJ#D Rbr • 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。
JEY%(UR8 sdS<-!
%u4 8. 生成的谐波场集（光视图） ),bdj+wr78 yuFuYo&[?v ? ]kIztH • 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。
U <4<8' • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
K + T`'J4 t47 f$gq 
zd#qBj]g |V!A!tB 9. 生成的谐波场集（数据视图） 5I T'u3V _z,/!>J 
.h~)|" uzW w^R5/#F_r J9poqp@`MG • 数据视图分别显示了每个模式。
9IMRWtZWT • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
UfcM2OmbK • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
Duptles woR((K] #G 10.评估价值函数 oH6(L q'q
(nBJ,v)
!S(jT?'w .vpQ3m> 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
B TcxB h • 一致性误差和
/^/'9}7 • 窗口效率
4 D\_[(P 在定义区域内对高帽进行分析。
*#UDMoz< |C>Yd*E,C 11.评估的不同区域 0pkU1t~9
r) X?H
qV iky=/- 9=3V}]^ M 12. 存储谐波场集 b;soMi lz ]BAF N SHlo*)} 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
kP8Ypw& 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
5^*
d4[&+ 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
db#y ]>^l mhlJzGr*q 
krz@1[w-j Fzu"&&>0$ 13. 临时文件的存放位置 D"A`b{z S'3l<sY 0dIJgKanGP 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。
zKiKda%) 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。
mi97$Cr 2 建议硬盘空间超过100GB。
t~U:{g~ aK1|b=gVj 
s/,St!A 4! 3$HFHUMQsk 14.结果 II~D66 bF aYPzN<"% 
I"@5=m5 b;x^>(It 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。
d>vG x 邻近的数值探测器结果。
~=0zZTG K bwWrf> 15.模拟结果 %f{kT<XHu kk!}mbA_} 
u :m]-' 16.总结 -u{k • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
jr!x)yd • 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。
