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。
oSAO0h>0N !PAuMj)P 1.建模任务 [m*E[0Hu |8m2i1XG /Soc,PjZ 2.光源参数 bi01] Un~
}M/
W{)RJ1 DK6^\k][V XWuHH;~*L •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
By&ibN), • 光源平面直径:100μm×100μm
)qbjX{GZ7 • 空间相干长度:3μm×3μm
:"ta#g' • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
-g5o+RT@ •
波长:351nm
.m;5s45O{ qD]&&"B 3. 衍射扩散器透过率函数 R&vV!d w$`[C+L CyHaFUbZ 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟:
Qp?+G~* • Phase-Only元件
^KlW"2: • 采样距离:5μm
z\kiYQ6kA • 大小:640μm×640μm
T09'qB • 相位级:8
;z Qrree# • 生成的目标模式:圆形高帽
P{2ue`w[ sMZ90Q$
]cKxYX)J XCP/e p 4. 光源的辐射特性 UN8]>#\"` ZcQ@%XY3~ #a$k3C 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
3hD\6,@ • 发散角
>Q-"-X1 • 空间相干长度
=Z(_lLNmh • 或模式的腰束半径。
4.t72*ML U3 -cH
n2p(@
DwNEqHi 5. 空间扩展光源建模 7_G$& 57S!X|CE Mhwuh`v% • 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。
) 8_x • 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。
|Nf90.dL %b1NlzB+
3~ptD5@WF 6.系统:光路图(LPD) ^C|N • 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。
/=i+7^ • 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|Y?]LNr • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
C25EIIdRb ` 0z8J*T]
rGt/ /6 [AA*B 7. 存储透过率函数 oNFvRb2Rd
4UISuYg'
0;/},B[A L"(k;Mfe • 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。
7lH.>n [vNaX%o 8. 生成的谐波场集(光视图) IwZe2$f
U(~d^9/# .dQEr~f #} • 模拟结束后将返回一组谐波场集(HFS),其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
mh :eUFe • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
?H0"*8C?Y |.~0Ulk,
Xf/qUao J};=)xLX; 9. 生成的谐波场集(数据视图) Ty5}5)CRZ mNDd>4%H_
z <jH{AU J;#7dRW{ Kd|@ • 数据视图分别显示了每个模式。
N_Q\+x}zq • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
wyC1M • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加,因此散斑会消失,并获得均匀化效果。
QG8X{' Pq<]`9/w^w 10.评估价值函数 #bZT&YE^
7|Bg--G1
0)HZ5^J Y$K[@_dv= 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:
Og E<bw • 一致性误差和
P7|x=Ew;` • 窗口效率
5m\T~[`% 在定义区域内对高帽进行分析。
h3BDHz, a`E1rK' 11.评估的不同区域 %VsIg
}\oy%]_mY
xL#UMvZ>;h /xh/M@G3 12. 存储谐波场集 fKkH
[ svj0;x5 2)^gd 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
.{-C* 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。
d>k"#| 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)。
V^D!\)# *L+)R*|:&
n~C!PXE
#Ks2a):8 13. 临时文件的存放位置 qrt2BT) uh
3yiDj@a Y!*F-v@ 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。
$*N)\>~X 可以通过File菜单→Global Options→Other 设置来改变存放临时文件的硬盘目录。
Pp~:e} 建议硬盘空间超过100GB。
4O1[D?)`x ,5J}Wo?Q}
8TV
"9{
n ffgb3 14.结果 5* 3T+OK ['#3GJz-
'rSP@ \`N<0COP 结果(左上图:单模;右上图:所有11×11模式)灰度图,根据线性强度探测器。
0k):OVfm= 邻近的数值探测器结果。
KoF_G[m 04}" n 15.模拟结果 2PVtyV3; [_w;=l0 ;
/+g)J0u 16.总结 KXvBJA$ • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
%wk3&EC. • 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。