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。
Ew;AYZX [tC=P&< 1.建模任务 2H] 7 =j ]R^xO;g' EIpz-"S 2.光源参数 1(i%nX<U SpIiMu(
6#:V3 ; t3v_o4`& q&:%/?)x •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
k5}Qx'/l • 光源平面直径:100μm×100μm
LF{8hC[ • 空间相干长度:3μm×3μm
3:c6x kaw • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
8wkt9: •
波长:351nm
zlkW-rRkR %Yg|QBm| 3. 衍射扩散器透过率函数 0\k{v A^|~>9 3<1x>e2nT 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:
eT2Tg5Etc • Phase-Only元件
&:}WfY!hX • 采样距离:5μm
QM~~b=P,\ • 大小:640μm×640μm
fCX8s(|F • 相位级:8
s?Gv/& • 生成的目标模式:圆形高帽
o>]z~^c `0+-:sXZ6
+'VYqu/ L@?3E`4/v 4. 光源的辐射特性 wT,=C' s._,IW;
4~;M\h 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
Vhe$vH • 发散角
]1[:fQF7/L • 空间相干长度
]{t!J^Xn • 或模式的腰束半径。
:+?rnb)N /*"pylm
{=U*!`D fMM%,/b{ 5. 空间扩展光源建模 PH^Gjm }Q6o#oZ : Hu{MN\ • 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。
#D ]CuSi • 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。
)tS;gn Ef@Et(f_mQ
m !i`|]m 6.系统:光路图(LPD) /*M3Ns1@2 • 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。
(Y^tky$9 • 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。
hL}ZPHA • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
I;G(Wj _S-@|9\
['K}p24, =u.23#. 7. 存储透过率函数 D O||o&u
VZ
7(6?W
qN
Ut =NNxe"Kd;U • 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。
.2ZFJ.Z" $Fy>N>,E( 8. 生成的谐波场集(光视图) k7cY^&o <:8Ew h 'Hnq m • 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。
+NiCt S • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
sN#ju5 n@q-f-2
N\rL ~4/ *{\))Zmhd 9. 生成的谐波场集(数据视图) YPCitGBl UG}2q:ST
1i)3!fH0:
~sq@^<M)s f=S2O_Ee • 数据视图分别显示了每个模式。
H4sc7- • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
"I9 r>= • 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。
[%~yY& @S>;t)\J 10.评估价值函数 }u{gQlV
lXzm)
.;l`VWP rI6+St 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:
- leYR`P • 一致性误差和
kJNwA8 7 • 窗口效率
l@-h.tS 在定义区域内对高帽进行分析。
v53|)]V l(@c 11.评估的不同区域 1xh7KBr,
#l3)3k*;
dep"$pys> YBF$/W+=9| 12. 存储谐波场集 JO90TP
$ k]`-Y E 4%I[.dBnM 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
>VX'`5r>uw 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。
tCar:p4$ 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)。
MX.?tN#F|H ErQ6a%~,
<iGW~COd Wcm8,?* 13. 临时文件的存放位置 ]0j_yX L'
bY,D(J> f*9O39&| 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。
9.il1mAKg 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。
0r8Wv,7Bo 建议硬盘空间超过100GB。
&|db}\jT e0otr_)3F
4"\cA:9a "Wr[DqFd 14.结果 ItZYOt|Hn G#^0Bh&
2A:h&t/|C `u PLyS. 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。
Dg{d^>T!_x 邻近的数值探测器结果。
a6 0rJ#GD
*
1xs/$` 15.模拟结果 bS954d/ dM P'Vnfj
A^A)arJS 16.总结 %~gI+0HK • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
L[,19;( • 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。