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。
H~
E<ek'~ N 9W,p 2 1.建模任务 bH.SUd) -v! ; sBk|KG 2.光源参数 Ao+6 ^z_ wx o*\WLe 
UC _o; |Iknk, goe %'k, •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
GTM@ 9^ • 光源平面直径：100μm×100μm
zY9CoadZ • 空间相干长度：3μm×3μm
h
S)lQl:^ • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
eLIZ<zzW0} •
波长：351nm
& =]!8z= GkpYf~\Q 3. 衍射扩散器透过率函数 y*
:C~ ]nNn"_qh ,T*\ 9' Q 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：
22 'Ra[ • Phase-Only元件
DwGRv:&HH • 采样距离：5μm
U+R9bn • 大小：640μm×640μm
U(gYx@ • 相位级：8
=QK ucLo • 生成的目标模式：圆形高帽
Rl&nR$# NL,6<ZOon, 
G.r .Z0 NxSSRv^rx 4. 光源的辐射特性 &NOCRabc V?)YQ B lid0
YK- 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
k
t'[ • 发散角
d_!}9 • 空间相干长度
!jf!\Uu[U • 或模式的腰束半径。
{#~A `crO V-3 ;7 
AZf69z YYL3a=;`a 5. 空间扩展光源建模 c/^l2CJ0 +koW3> ht#,v5oG>f • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
PjofW%7F • 对于这个案例，最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
H_ ,4N_hL Sk:x.oOZ 
0"Euf41 6.系统：光路图（LPD） "[-W( = • 在光源和扩散器元件之间，放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
I5)$M{ #a • 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。
J: J/AgJuH • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
k{O bm
g -g:i 'e 
%g^:0me` _DAqL@5n 7. 存储透过率函数 9kwiG7V1
U_hzSf
u1 gD*4 + C\Z5%2<Z • 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。
ej7L-~lxQ xs
)jO+. 8. 生成的谐波场集（光视图） I2krxLPd RP^vx`9h gLY15v4? • 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。
bc:3 5. • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
;VE KrVD scTt53v^ 
C4GkFD
$d,/(*Y#- 9. 生成的谐波场集（数据视图） w+Gav4 0fLd7*1> 
}#2(WHf =< Q5l+- u/Nc X • 数据视图分别显示了每个模式。
p>f ?Rw_ • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
of
GoaH*h • 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%6b |M@P hd,O/-m# 10.评估价值函数 -r]L MQ
7G7"Zule*j
bR1Q77<G\ }: u -l3e 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：
Bj"fUI!dK • 一致性误差和
<:&{ c-f/ • 窗口效率
lauq(aD_C 在定义区域内对高帽进行分析。
4)>S3Yr $~j9{*]5 11.评估的不同区域 4#.Q|vyl]"
]vPdj"7
P RNq8nmxC sl(go^ 12. 存储谐波场集 K r<UPr yqtaQ0F~ ];5Auh 0o 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
r:Q=6j, 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
1*'gaa&y 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
5sj$XA?5 yW\kmv.O 
Ra6 }<o U_.}V 13. 临时文件的存放位置 {t.S_|IE ori[[~O yB F~hH >BH9 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。
.TDg`O24c, 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。
VR%*8= 建议硬盘空间超过100GB。
ykH@kv Qt xP;>p|
M 
1C]BaPbL Xy`'h5
14.结果 Y*O
Bky rhX? \_7o 
:7 JP(j2 (d* | |" 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。
Sfp-ns32%A 邻近的数值探测器结果。
fZLAZMrM ; Bw3@c 15.模拟结果 }n#$p{e$i YfMs~}h, 
qn,fx6v4 16.总结 z]LVq k • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
e p Dp* • 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。
