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GLAD：部分相干光模擬

概述
 

一個(gè)理想的單色點(diǎn)光源發(fā)射的光是完全相干光。但實(shí)際物理光源不是點(diǎn)源，總是具有一定的空間尺度并包含眾多輻射單元，其發(fā)出的光也非嚴(yán)格的單色光,其光譜具有一定寬度，這種光即部分相干光。產(chǎn)生部分相干光主要有三種方法：
 

（1）降低激光的相干性來(lái)獲得部分相干光。用動(dòng)態(tài)散射體降低激光的相干性，通過(guò)控制散射體的性質(zhì)來(lái)控制散射體后光束的相干性。（2）利用Van-Citter-Zernike定理使擴(kuò)展光源發(fā)出的非相干光成為部分相干光。（3）將一些互不相干的激光本征模疊加來(lái)產(chǎn)生部分相干光束。
 

系統(tǒng)描述
 

本例介紹了如何上述第二種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)部分相干光的建模。如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)是一個(gè)科勒照明系統(tǒng)。一個(gè)聚光元件將非相干光源傳遞到轉(zhuǎn)像透鏡的入瞳處。非相干光源照亮物體掩膜面，并在最后的像面上得到適當(dāng)放大的像。為了對(duì)光束合理采樣，光源放在物體掩膜的共軛面處，以便光源具有一定的尺寸，而不是理想點(diǎn)光源。對(duì)于具有一定尺寸的光源，它所成的像就是部分相干的。當(dāng)光源大到可以填滿轉(zhuǎn)像透鏡入瞳時(shí)，其所成的像就將是非相干的。
 

 

圖1.部分相干光建模示意圖
 

部分相干光的建模過(guò)程為：將光源看作無(wú)數(shù)的點(diǎn)光源，每個(gè)點(diǎn)光源通過(guò)系統(tǒng)成像，并在成像面上進(jìn)行非相干疊加。因?yàn)辄c(diǎn)光源發(fā)出的光線要通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)，所以點(diǎn)光源的數(shù)目一定要盡量小。一個(gè)完整的相干系統(tǒng)只需要一個(gè)點(diǎn)光源，而部分相干系統(tǒng)可能需要10個(gè)，而非相干系統(tǒng)差不多要求50個(gè)。

模擬結(jié)果

 

圖1.object mask的初始分布

圖2.完全相干時(shí)點(diǎn)光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像

 

  

圖3.完全相干時(shí)object mask所成的像

 

圖4.部分相干時(shí)點(diǎn)光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像

 

  

圖5.部分相干時(shí)object mask所成的像

 

圖6.完全不相干時(shí)點(diǎn)光源在轉(zhuǎn)像透鏡入瞳處所成的像

 

圖7.完全不相干時(shí)object mask所成的像