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。
ms`U, /#g
P#Z% 1.建模任务 D&!c7_ ^ Vi'zSR28Z L^xh5{ 2.光源参数 _DLELcH
Y -xL^UcG0
7,"y!\ fRomP-S -SUK [<=X •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
1w'W)x • 光源平面直径:100μm×100μm
*1g3,NMA • 空间相干长度:3μm×3μm
]\(Ho
• 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
SGK
5 •
波长:351nm
L*(`ccU e>g>)!F 3. 衍射扩散器透过率函数 H_FT%`iM PpezWo)9 {iYrC m[_ 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:
<7_s'UAL! • Phase-Only元件
~'w]%rh! • 采样距离:5μm
KtD
XB> • 大小:640μm×640μm
qijQRxS • 相位级:8
#MUY! • 生成的目标模式:圆形高帽
7\[)5j xv~Sk2Z+d
=B0AG9Fz uP$C2glyz 4. 光源的辐射特性 K@tEL Yb *=X61`0 REWW(.3o 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
@ )Nw>/;o • 发散角
X"g`hT"i • 空间相干长度
a g6[Nk • 或模式的腰束半径。
G.]'pn Q!70D)O$
Q%x-BZb~ </!GU* 5. 空间扩展光源建模 .S*VYt%K7 6G7+&g` |J$Bj? • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
|cgc^S/~H • 对于这个案例,最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
}U|0F#0$ 6'Q*SO;1gh
,0f^>3&n>e 6.系统:光路图(LPD) sGG
q~7 • 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。
!GnwE • 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。
@6b4YV
h • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
r6vI6|1 z&yVU<;
?-JW2 E"uT `*3;sq%` 7. 存储透过率函数 31cZ6[
9XmbHS[0V
U#:N/ts*( yVWt%o/ • 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。
i,,mt_/, UJ><B" 8. 生成的谐波场集(光视图) (dwb{+HW #J^ >7v |?
rO • 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。
\%_sL#? • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
hISYtNWjd" /0b7"Kr
Q w)U Y>x3`f] 9. 生成的谐波场集(数据视图) .|@2Uf is=x6G*r
}U?:al/m Wr`<bLq1vs NjKC{L5S: • 数据视图分别显示了每个模式。
.E;}.X • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
zEh&@{u? • 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。
)}u?ftu\ 4kR;K!@k 10.评估价值函数 3gYtu-1
-$I$z o
Y$_^f*sFn {4*5Z[ 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量,使用了两个可编程探测器来计算其参数:
G 2uM 6 • 一致性误差和
f|Nkk*9$ • 窗口效率
,6ae='=d 在定义区域内对高帽进行分析。
BwAmNW&i 9'p*7o 11.评估的不同区域 :s1.TQ;Y(
h6?o)Q>N
3xgU=@!; \F)WUIK 12. 存储谐波场集 bl{W{?QI loUZD=Ph 1Se2@WR' 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
iLN O}EUL 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。
bI8')a 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)。
BZIU@^Q_Y[ 0^)~p{Zh
t"OP* _Td#C1g3 13. 临时文件的存放位置 AC!yc(^< goND S5} >8&fFq 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。
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0 U- 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。
9*XT|B 建议硬盘空间超过100GB。
C3~O6<,Jh FGeKhA 8jT
{REGoe=W% _|{Z850AS 14.结果 [fY7| )~`UDaj_
Yp\Y]pym qpzyl~g:C 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。
(M{>9rk8 邻近的数值探测器结果。
I9xkqj L uW""P/ 15.模拟结果 _C19eW' !pHI`FeAV
yCkX+{ki 16.总结 SiJ{ • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
wk'&n^_br • 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。