HSL.002(4.0)
摘要：這個案例分析了由衍射擴散器元件實現的單色準分子激光光束的均勻化，最終生成一個圓形高帽。
1.建模任務
2.光源參數
• LED模型：Gaussian Type Planar Source（高斯型平面光源）
• 光源平面直徑：100μm×100μm
• 空間相干長度：3μm×3μm
• 相應的發散角（HWHM）：～0.89×0.89°
• 波長：351nm
3. 衍射擴散器透過率函數
一個衍射勻光元件,可以使用一個具有如下技術參數的衍射擴散器透過率函數來模擬：
• Phase-Only元件
• 采樣距離：5μm
• 大小：640μm×640μm
• 相位級：8
• 生成的目標模式：圓形高帽
4. 光源的輻射特性
光源的輻射特征由光源平面尺寸以及以下參數定義:
• 發散角
• 空間相干長度
• 或模式的腰束半徑。
5. 空間擴展光源建模
• Gaussian Type Planar Source通過數個相同的橫向偏移高斯模式,在光源的出射面以非相干的形式來模擬一個部分相干光源。
• 對于這個案例，最終使用了11x11個足夠多的橫向模式來模擬光源。
6.系統：光路圖（LPD）
• 在光源和擴散器元件之間，放置了一個焦距為20mm的理想透鏡以用于光源的準直。
• 衍射擴散器元件由Stored (Transmission) Function（存儲（透過率）函數）表示，在此設置所設計的衍射擴散器的數據。
• 這個元件的設計和優化由衍射光學工具箱（Diffractive Optics Toolbox）完成。
7. 存儲透過率函數
• 對于規律的量化相位透過率函數，可以用存儲函數元件中的縮放因子來模擬可能產生的加工偏差。
8. 生成的諧波場集（光視圖）
• 模擬結束后將返回一組諧波場集（HFS）,其包含了目標平面上不同模式的電場復振幅分布。
• HFS的相鄰光視圖顯示了所有模式的 疊加。
9. 生成的諧波場集（數據視圖）
• 數據視圖分別顯示了每個模式。
• 每個模式生成一個稍微不同的偏移的散斑目標圖樣。
• 由于光源的所有橫向模式的生成的偏移圖樣的疊加，因此散斑會消失，并獲得均勻化效果。
10.評估價值函數
為了評估所獲得的圓形平頂光束的質量，使用了兩個可編程探測器來計算其參數：
• 一致性誤差和
• 窗口效率
在定義區域內對高帽進行分析。
11.評估的不同區域
12. 存儲諧波場集
包含不同模式的光場稱之為諧波場集。
由于諧波場集可能包含上百種模式，那么數據量對RAM內存來說可能會太大。
對于這樣的情況，VirtualLab Fusion允許用戶或者進行一個標準的設置，或者明確指定一個確定的諧波場的數據存儲位置（在RAM或者硬盤中）。
13. 臨時文件的存放位置
基于模式的數量和每個模式采樣點的數量，則要求大量的硬盤空間來存儲單個諧波場集。
可以通過File菜單→Global Options→Other 設置來改變存放臨時文件的硬盤目錄。
建議硬盤空間超過100GB。
14.結果
結果（左上圖：單模；右上圖：所有11×11模式）灰度圖，根據線性強度探測器。
鄰近的數值探測器結果。
15.模擬結果
16.總結
• VirtualLab Fusion可以模擬空間部分相干光源。
• 通過使用許多不同的圖形和數值評估，可以對一個均勻化系統（如使用衍射擴散器）進行一個非常有效且有益的分析。
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