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。
0 =2D 90 I-QaR 1.建模任务 w K_I" JIl<4 %A %ifq4'?Z 2.光源参数 ?5A!/`E& % -Tw96 dv 
s:6pPJL Nl3@i `; ;!JI$_ -\ •
LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面
光源）
/=5YHq> • 光源平面直径：100μm×100μm
q ^e4 • 空间相干长度：3μm×3μm
&3SQVOW ~T • 相应的发散角（HWHM）：～0.89×0.89°
u7oHqo` •
波长：351nm
gRk%ObJGqm l 4 zl|6% 3. 衍射扩散器透过率函数 1q])"l"< \Qh{uk[ {g:I5
A# 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟：
bF#* cH • Phase-Only元件
.KA){_jBp • 采样距离：5μm
)jh4HMvmC • 大小：640μm×640μm
o Q!56\R • 相位级：8
J;K -Pv + • 生成的目标模式：圆形高帽
{c'2{`px 5 _k0 X)N+li 
Q]Ym v:M, cK;,=\ 4. 光源的辐射特性 ;^q@w fgs){ Ng` TV~ <1vj 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
V'XmMn)! • 发散角
G d".zsn • 空间相干长度
[7Yfv
Xp • 或模式的腰束半径。
k* ayzg3F> d+1q[,- 
DriJn`vtzq E^:8Jehq 5. 空间扩展光源建模 }/ p>DMN T ~9)0A"] |mSF a8G@ • Gaussian Type Planar Source通过数个相同的横向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式来模拟一个部分相干光源。
!$/1Q+ • 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。
03WLVP@ y#4f^J!V 
`aj;FrF 6.系统：光路图（LPD） u~| D;e • 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。
3fS+,>s\O • 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。
}r}$8M+ 1 • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
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}9& Z#1/ tevB2' 3^ 7. 存储透过率函数 x z-z"
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Ow0-}Im~ I[ r • 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。
O
"jX|5 2S~cW./#fX 8. 生成的谐波场集（光视图） q q%\ FKT dQg|NZ N $8do? • 模拟结束后将返回一组谐波场集（HFS）,其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
uSeRn@ • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
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(;f 7/2~` -^C't_Q o 9. 生成的谐波场集（数据视图） |\yVnk!c mVJW"*}8 
O5:?nD s*"Yi~
Q.3oDq • 数据视图分别显示了每个模式。
\7W4)>At- • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
-8j<`(M' 5 • 由于光源的所有横向模式的生成的偏移图样的叠加，因此散斑会消失，并获得均匀化效果。
4 e Z V-#OiMWa~ 10.评估价值函数 S7{L-"D =y
av-l_iE
C$ 9+p@G6 { o2p CH 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：
E5-f{Qc • 一致性误差和
PNm WZW* • 窗口效率
gk"0r\Eq 在定义区域内对高帽进行分析。
N! 7r~B
Who7{|M\' 11.评估的不同区域 OQ[E-%v1 R
+~gqP k
.~ )[> K"p$ga{ 12. 存储谐波场集 f.V 1 N|Cx";,|FZ K k 5 vC{ 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
Y,-?oBY 由于谐波场集可能包含上百种模式，那么数据量对RAM内存来说可能会太大。
-P|EV|8= 对于这样的情况，VirtualLab Fusion允许用户或者进行一个标准的设置，或者明确指定一个确定的谐波场的数据存储位置（在RAM或者硬盘中）。
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(O 
Z3:M%)e_u$ ,XD'f 13. 临时文件的存放位置 qo1eHn4 [iJU{W p&B
c<+3e 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。
@]*b$6tt 可以通过File菜单→Global Options→Other 设置来改变存放临时文件的硬盘目录。
d2b L_ 建议硬盘空间超过100GB。
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Sq 9I]A ' 0iXx 14.结果 Y2&>;ym! \ (y6o}aW 
v3b[08
F f1c Q*#2~ 结果（左上图：单模；右上图：所有11×11模式）灰度图，根据线性强度探测器。
,2 Y P D4 邻近的数值探测器结果。
mL\j^q,Y Y{].%xM5 15.模拟结果 ]= 2w Q8 E,6(/`0H* 
]Y#$!fIx 16.总结 "][MCVYP • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
B{ fP j9Y0 • 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。
