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,/Aq j]Gn\QF 1.建模任务 4 t*%( o~$O$ f*%kHfaXgN 2.光源参数 BX/3{5Y>{ dN5{W0_ 
r+#{\~r7T
wra0bS)4 (d4btcg •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
kN=&" • 光源平面直径：100μm×100μm
EE 9w^.3a • 空间相干长度：3μm×3μm
]I|(/+}M • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
@c^ Dl •
波长：351nm
I>?oVY6M@u H H*y$ 3. 衍射扩散器透过率函数 J~ %43!X\K 9#9 UzKX# :
UeK0 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：
8" %Es • Phase-Only元件
DS?.'"n[u • 采样距离：5μm
Vn5T Jw • 大小：640μm×640μm
!Cg j
>= • 相位级：8
hs7!S+[.$$ • 生成的目标模式：圆形高帽
<vcU5
.K. .B]l@E-u 
-nS f< 4Y(@
KU b 4. 光源的辐射特性 0+SDFh w_{tS\ Zv!`R($ 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
ROFZ*@CH< • 发散角
z}E_ wg • 空间相干长度
4Ly>x>b < • 或模式的腰束半径。
6f +aGz i#-v 4g 
8 m"k3:e^ mB-,\{) 5. 空间扩展光源建模 L/"MR Q" \Kf\%Q *}\M!u{J • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
%u!=<yn' • 对于这个案例，最终使用了11x11个足够多的横向模式来模拟光源。
~5,^CTA M K/W =r 
l~E~! MR 6.系统：光路图（LPD） ,D{7=mDVm • 在光源和扩散器元件之间，放置了一个
焦距为20mm的理想
透镜以用于光源的准直。
%j tUbBN • 衍射扩散器元件由Stored (Transmission) Function（存储（透过率）函数）表示，在此设置所设计的衍射扩散器的数据。
:|;@FkQ • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
Ay(p~U;gN* @` KYgjjH 
HoPpUq5, %)j&/QdzF& 7. 存储透过率函数 xFF!)k #
ZA="Dac
529b . | D [+LU( • 对于规律的量化相位透过率函数，可以用存储函数元件中的缩放因子来模拟可能产生的加工偏差。
2j+w5KvU >[ B.y 8. 生成的谐波场集（光视图） ny{C,1QG s70Z&3A
ZPZh6^cc • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
a DdxR: • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
E7$&:xqx M hN;GMH 
~kZdep^] *s4|'KS2o 9. 生成的谐波场集（数据视图） M">v4f&K1! "'CvB0> 
vh\ i ^ AA5G` LiT yV.p=8: • 数据视图分别显示了每个模式。
h ~>1 -T8 • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
MtJ-pa ~ n • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
?I?G+(bq qA[lL( 10.评估价值函数 zyS8LZ-y9
S"!6]!~^
"L2*RX.R y`RzcXblIZ 为了评估所获得的圆形平顶光束的质量，使用了两个可编程探测器来计算其参数：
XO]^ +'U}p • 一致性误差和
R&cT Md • 窗口效率
)M0`dy{1 在定义区域内对高帽进行分析。
j t}Re, 4|PWR_x 11.评估的不同区域 :^y!z1\2(7
!R@ LC
ehW [LRtq dBI-y 6R 12. 存储谐波场集 )= f}vHg$ kx&JY9(&# }<WJR Y6j 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
RQ E]=N 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
6La[( ) 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
h@ `Rk Pk;w.)kT 
x;[ . ZzQ ZuGSR GX' 13. 临时文件的存放位置 P3Ql[ 2 d [t0K] "=a3"/u 基于模式的数量和每个模式采样点的数量，则要求大量的硬盘空间来存储单个谐波场集。
8;gi8Y 可以通过File菜单→Global Options→Other 设置来改变存放临时文件的硬盘目录。
y11^q *} 建议硬盘空间超过100GB。
d >f;N+O% oB 1Qw'J
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O: :FB.k LtB5;ByeQ0 14.结果 $$ND]qM$M M@TG7M7Os 
[ bnu
DS _\>y[e["p 结果（左上图：单模；右上图：所有11×11模式）灰度图，根据线性强度探测器。
L$=R/ l 邻近的数值探测器结果。
cB,^?djJ3 GXZ="3W | 15.模拟结果 ;"&?Okz XKGiw 2
C 
=OK#5r[UV 16.总结 LGL;3E I • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
.
Z&5TK4I • 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。
