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。
874j9ky[ ^Bw"+ 6d 1.建模任务 C)qG<PW.! M9VAs~&S GmUm?A@B 2.光源参数 5A %TpJ HCktgL:E=
rWM5&M l'!_km0{d bS|h~B]rd •
LED模型:Gaussian Type Planar Source(高斯型平面
光源)
.Q</0*sp • 光源平面直径:100μm×100μm
?gK|R • 空间相干长度:3μm×3μm
@1k-h;`, • 相应的发散角(HWHM):~0.89×0.89°
8&x&Ou$("V •
波长:351nm
HsG3s?* LsMq&a-j2 3. 衍射扩散器透过率函数 iy8Ln,4z( *gwo.s 6: R1jF*eG 一个衍射匀光元件,可以使用一个具有如下技术参数的衍射扩散器透过率函数来模拟:
]REF1<)4z • Phase-Only元件
~-yq,x • 采样距离:5μm
'vZWkeo • 大小:640μm×640μm
Oeg^%Y
• 相位级:8
\H PB{
; • 生成的目标模式:圆形高帽
qssK0!- =':SOO7
-Y"2c,~pH /GNm>NSK 4. 光源的辐射特性 Ni;jMc eY:jVYG( 1NN#-U 光源的辐射特征由光源平面尺寸以及以下参数定义:
7;#o?6!7 • 发散角
]>+ teG:4 • 空间相干长度
_4lKd` • 或模式的腰束半径。
@&Af[X4s m$'ZiS5
0}>p)k3&A .g_Kab3?L 5. 空间扩展光源建模 >IS BK[=H 5G#2#Al(F
%x^ U3"7 • 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。
6I5LZ^/ G9 • 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。
@Rqn&tA8 sdQ"[`~2R
^
-lWv 6.系统:光路图(LPD) r;zG
• 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。
oHethk • 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。
ukee.:{ • 这个元件的设计和
优化由衍射
光学工具箱(Diffractive Optics Toolbox)完成。
Is (
Ji &X}i%etp^2
+=L^h9F w[;5]z 7. 存储透过率函数 ?*f2P T?`
n--s[Kdo8
)f`oCXh /yO0Z1G • 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。
l.SoiFDd Q,>]f@m 8. 生成的谐波场集(光视图) ~Y7:08 K3J,f2Cn$ @$|bMH*1: • 模拟结束后将返回一组谐波场集(HFS),其包含了目标平面上不同模式的电场复振幅分布。
5&Le? -/\ • HFS的相邻光视图显示了所有模式的 叠加。
Bc?KAK Vfr.Yoy
ekSSqj9"; H')8p;~{} 9. 生成的谐波场集(数据视图) =?1B|hdo NMH'4R
y?xFF9W@H Y$eO:67; U;Q?Rh-W • 数据视图分别显示了每个模式。
mA\}zLw+r9 • 每个模式生成一个稍微不同的偏移的散斑目标图样。
bR83N • 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。
6Iv &c2 3m/XT"D 10.评估价值函数 ~d=Y98'xS
Zopi;O J
GsNZr=;C &^K,"a{ 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:
j:'8yFi_ • 一致性误差和
*skmTioj& • 窗口效率
0{.[#!CSk 在定义区域内对高帽进行分析。
Ou2p^:C( "VQ7Y`,+ 11.评估的不同区域 iiTt{ab\Y
e6I7N?j
h9l 6AnbJ <2fgao&-n 12. 存储谐波场集 ?%i~~hfH#N 9<1dps=c Kr@6m80E5 包含不同模式的光场称之为谐波场集。
7) Qq 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。
,^&amWey 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)。
Hie G Y+li{
{*K7P> & G9r~O#=gy 13. 临时文件的存放位置 +E
}q0GV }\aJ%9X02 "<yJ<lS&> 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。
k[5:]5lp+ 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。
&O^t]7 建议硬盘空间超过100GB。
)EIT>u= c4(og|ifk
D`2w>{Y +W}6o3x~ 14.结果 tk!5"`9N 4*V[^mht
JO&L1<B{v 0K^?QM|S 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。
^W,~ 邻近的数值探测器结果。
i^"!"&tW# O#x=iZI 15.模拟结果 -s9()K(vZG Ex@o&j\93
5b;~&N4~ 16.总结 U*7x81v?j • VirtualLab Fusion可以模拟空间部分相干光源。
J3_Ou2cF` • 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。