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。
Oym]&SrbS ROcY'- 1.建模任务 8~rT 8Na}Wp;|Gi 047*gn.b 2.光源参数 k0R,!F )E_!rR
vHoT@E#}' AZ]Z,s6 1j8 /4: •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
~p0e=u • 光源平面直径:100μm×100μm
+X{cN5Y K • 空间相干长度:3μm×3μm
F5Cqv0HV • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
k$Nx6?8E •
波长:351nm
4h[2C6
\+` F\I5fNs@ 3. 衍射扩散器透过率函数 i]V
F'tG
pyGFDB5_P 75' Ua$ 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:
BNF++<s • Phase-Only元件
||bA • 采样距离:5μm
](idf(j • 大小:640μm×640μm
_
+u sn. • 相位级:8
t>fA!K%{ • 生成的目标模式:圆形高帽
/6?tgr 1ZGQhjcx
bUpmU/RW |rG8E;> 4. 光源的辐射特性 lU>)n ) >-D={ f[wjur 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
`K@5_db\ • 发散角
S+4I[|T]Y • 空间相干长度
iGpK\oH • 或模式的腰束半径。
j58Dki->. Y,p2eAss
@8T
Vr2uy Wl@0TUK 5. 空间扩展光源建模 D"1vw<Ak m&;zLBA; m7bn%j-{$f • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
VhJyWH%( • 对于这个案例,最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
[U_Q 2<H U/v"?pg[
Z &ua,:5 6.系统:光路图(LPD) htNL2N • 在光源和扩散器元件之间,放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
?ZD{e|:u • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function(存储(透过率)函数)表示,在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
^Hy)<P • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
Al;%u0]5 &eLQ;<qO*|
#Q!c42}M ]-+.lR%vd9 7. 存储透过率函数 /;]B1T7
X8NO;w@z#
".Q!8j"@f ~Iu21Q(* • 对于规律的量化相位透过率函数,可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
_tWfb}6;Zb jQw`*Y/, 8. 生成的谐波场集(光视图) 519:yt [f0oB$ zN8&M<mTl • 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。
N";dG 3 • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
bl+@}+A 0'`8HP
g}s-v?+ d
>wmg*J 9. 生成的谐波场集(数据视图) +X|m>9 :w&)XI34
o )}< v1tN
DyM6 AcfkY m~ • 数据视图分别显示了每个模式。
7.Kjg_N#Tr • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
G\aLg • 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。
")[Q4H;V E]U3O>hf 10.评估价值函数 |
9\7xT
r&l*.C*
8BoT%kVeJv eL$U M 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量,使用了两个可编程探测器来计算其参数:
GJl@ag5h]! • 一致性误差和
:\w[xqH • 窗口效率
E[htB>< 在定义区域内对高帽进行分析。
DJ2]NA$Q* ^Hhw(@`qf 11.评估的不同区域 %(7wZ0Z
ws=9u-
nluyEK :pF]TY"K. 12. 存储谐波场集 '|A5a+[ y:6'&`L
qzbkxQu]g 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
A%czhF 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。
]38<ly7 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)。
:`"T Eif 6+f>XL#w
zt>_)&b zl0:U2x7 13. 临时文件的存放位置 mEc;-b
f m-KK
{{ rj f=qh5s 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。
UE$[;Zg 可以通过File菜单→Global Options→Other 设置来改变存放临时文件的硬盘目录。
'V9aB5O&
建议硬盘空间超过100GB。
sq6% =(q(? R&|)y:bg|
AL$Ty w5/X{ 14.结果 08n%%
F n#L2cv~Aj"
,m'#>d&zO C.e|VzQa 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。
g l\$jDC9 邻近的数值探测器结果。
G mUs U{ f;XsShxr 15.模拟结果 Y l3[~S
hv8[_p`>
7te!>gUW 16.总结 WyJfF=< • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
[tf^i:2 • 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。