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。
}( 7TiCwd 1) 5$,+~lL 1.建模任务 OX%#8Lx Jv} &8D :W;eW%Y 2.光源参数 cQ
|Q-S _ s*p$/V\ 
p6!5}dD( uVTacN%X :w+vi 7l$ •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
=#=}|Q} • 光源平面直径：100μm×100μm
FzNj':D • 空间相干长度：3μm×3μm
"By$!R -& • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
'$), i>6gJ •
波长：351nm
o (4gh1b% vn!5@""T 3. 衍射扩散器透过率函数 7hTpjox2 ka6E s~ @T:J< , 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：
8i5S
} • Phase-Only元件
U!NuiKaQ26 • 采样距离：5μm
*ow`}Q • 大小：640μm×640μm
@Pf9;7,TV • 相位级：8
+3J<vM}dy • 生成的目标模式：圆形高帽
}xBDyr63 6VVxpDAi: 
X</Sl>[8 ptrwZ8' 4. 光源的辐射特性 dNhb vzl( 1 DcX$b 5:jme$BI 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
m#8(l{3| • 发散角
Hi$R"O
( • 空间相干长度
3E^qh03( • 或模式的腰束半径。
T~k @Z -fXQ62:S 
}dpTR9j= Li]96+C$} 5. 空间扩展光源建模 8lzoiA_9 ' tY (&& Z|Oq7wzEH • 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。
>~nr,V.q • 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。
G{]RC^Zo PPH;'!>s" 
r5N TTc
6.系统：光路图（LPD） ?&;_> 0P • 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。
} 6!/Nb • 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。
>mX6;6FF • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
icIn>i <m |=* )a2 
KILX?Pt[7 f)j*P<V 7. 存储透过率函数 D\b$$z]q
nH&z4-1Y?
Ht4 O5yl" 2 H}y1bkW • 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。
xYCJO(& bsD A&~ )s 8. 生成的谐波场集（光视图） 1P(=0\ P>& fs 2MYat )xccs'H • 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。
: M Y=Q]l • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
x<M::")5!V vhbHt_!u& 
N-?5 [T" 4pf@.ra, 9. 生成的谐波场集（数据视图） ]sqLGm UL rAfz? 
mf$YsvPq*+ #jW -&a 'z 5jnI • 数据视图分别显示了每个模式。
=~h b& • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
TT/H"Ri}Jp • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
UjQz \ /YRhQ 10.评估价值函数 n H?6o#]N
0|Fx Sc
Rtz~:v% dhob]8b 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
wDh]vH[ • 一致性误差和
,{HQKHg • 窗口效率
2P^|juc)sU 在定义区域内对高帽进行分析。
<`uu e dT *Yv`h 11.评估的不同区域 m6mGcbpn
hg " i;I
r[i^tIv6As r Z `1G 12. 存储谐波场集 Q} @t' @@H_3!B%4v ) 1 T2u 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
K 77iv 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
NplyvjQN; 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
MSQ^ovph P-Y_$Nv0g 
]6^<VC`5D "u7[[.P) 13. 临时文件的存放位置 )~wKRyQff Gy/w #4xj cZxY,UvYa 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。
Gn8 sB 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。
uVn"L:_ 建议硬盘空间超过100GB。
s) ]j X ^qR|lA@=\ 
4-.K<-T%D .@,t}:lD 14.结果 =4eJ@EVM .g*N +T6O 
m}wn +R am]M2+,2Ip 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。
{1OxJn1hd 邻近的数值探测器结果。
C12UZE; eZPeyYX 15.模拟结果 gQ{ #C' .U0Gm _c0 
p3U)J&]c6 16.总结 sr6 BC. • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
?z9!=A%<V~ • 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。
